EP1444713A1 - Leistungsschalter - Google Patents

Leistungsschalter

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EP1444713A1
EP1444713A1 EP02803738A EP02803738A EP1444713A1 EP 1444713 A1 EP1444713 A1 EP 1444713A1 EP 02803738 A EP02803738 A EP 02803738A EP 02803738 A EP02803738 A EP 02803738A EP 1444713 A1 EP1444713 A1 EP 1444713A1
Authority
EP
European Patent Office
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outflow
axial direction
circuit breaker
control device
flow control
Prior art date
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EP02803738A
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English (en)
French (fr)
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EP1444713B2 (de
EP1444713B1 (de
Inventor
Andrzej Nowakowski
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1444713A1 publication Critical patent/EP1444713A1/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP1444713B2 publication Critical patent/EP1444713B2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches 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
    • H01H2033/888—Deflection of hot gasses and arcing products

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker with a contact piece that is movable in an axial direction and with a quenching gas flow that moves in the axial direction during a switching event, which is coaxially surrounded by a flow control device that has at least one outflow opening in a lateral surface for deflecting at least part of the Extinguishing gas flow in an outflow direction.
  • Such a circuit breaker is known for example from the patent DE 199 53 560 Cl.
  • a circuit breaker is described there, the interrupter unit of which is arranged within an encapsulation housing.
  • any quenching gas that may be generated is continued there within a hollow contact tube from the switching path.
  • the contact tube At the end of the hollow contact tube facing away from the switching path, the contact tube has outlet openings from which the extinguishing gas emerges.
  • the extinguishing gas exits into a space which is limited by a flow control device.
  • the flow control device there is essentially cylindrical and has a lateral surface
  • the outflow opening Assigned deflection hoods deflect the exiting extinguishing gas in an axial direction of the interrupter unit. This deflection is necessary in order to prevent the quenching gas from flowing directly onto the encapsulation housing. With such a flow there would be a risk of weakening gas insulation.
  • the assignment of the deflection hoods to the outflow openings represents a technically complex construction, because the deflection hoods are individually assigned to each outflow opening and each deflection hood is to be attached individually to the flow deflection device. Because of the relatively complicated arrangement of outflow openings and deflection hoods with respect to one another, a simple manufacturing process, for example a casting process, is not suitable for such an arrangement.
  • the object of the present invention is to design a circuit breaker of the type mentioned at the outset in such a way that the steering of the extinguishing gas emerging from an outflow opening is optimized.
  • the object is achieved according to the invention in a circuit breaker of the type mentioned at the outset in that the outflow direction is directed tangentially to the lateral surface essentially transversely to the axial direction.
  • the path available for the outflow is extended by a tangential outflow direction to the lateral surface.
  • a tangential direction also means directions that deviate from a mathematically exact tangent by up to 45 ° within the azimuthal plane.
  • the use of deflection hoods which are assigned to the outflow openings is not necessary.
  • the necessary components are reduced and, in addition to simplified control of the extinguishing gas, the manufacturing costs are also reduced. Due to the simplified construction, simple casting techniques can now also be used to manufacture the flow control device.
  • the outflow openings can be made in the lateral surface by milling, drilling or another suitable technique. In addition to the simplified control of the extinguishing gas, an improved swirling of the extinguishing gas can also be achieved.
  • a further advantageous embodiment can provide that the flow directing device has an elevation on the lateral surface. Exercise and / or has a recess on the flanks of the
  • Outflow opening (s) is / are arranged.
  • the outflow directions of the individual outflow openings can be arranged in a simple manner.
  • elevations are arranged on the flow directing device, an increase in the space delimited by the flow directing device is also achieved. This makes it possible to cool the hot extinguishing gas even better within the circuit breaker interrupter unit.
  • outflow direction (s) is / are arranged perpendicular to the lateral surface area directly surrounding the outflow opening (s).
  • the elevation (s) and / or the depression (s) extend essentially in the axial direction in the manner of a web or channel.
  • the elevations result at the elevations or depressions favorable possibilities to arrange the outflow openings along axially extending side surfaces. Due to the elongated extension, a plurality of openings can be arranged side by side in the axial direction, as a result of which the quantity of the extinguishing gas flowing out is distributed favorably along the axial extension.
  • the elevations and / or depressions additionally support the swirling of extinguishing gas emerging from the outlet openings.
  • additional swirling bodies or baffles can be assigned to influence the extinguishing gas flow.
  • a circuit breaker with a contact piece which can be moved in an axial direction and with an extinguishing gas flow which moves in the axial direction in the event of a switching operation and which is coaxially surrounded by a flow control device which is located in a lateral surface first and a second outflow opening for deflecting at least a portion of the extinguishing gas flow in a first and in a second outflow direction, so that the first and the second outflow direction are directed essentially in the axial direction and the first outflow direction and the second outflow direction intersect ,
  • the extinguishing gas essentially flows out in an axial direction, it is particularly advantageous if two outflow directions of two outflow openings intersect. In the intersection of the outflow directions, there is an intensive swirling of the extinguishing gas flows with one another and, if appropriate, with cool insulating gas. WEI thereafter, the quenching gas flow is braked by the swirling after exiting the flow control device.
  • An advantageous embodiment can further provide that the flow control device has an elevation and / or a depression on the lateral surface, on the flanks of which the first and / or the second outflow opening are arranged.
  • the arrangement of the outflow openings on the flanks of the elevations or depressions enables the first and second outflow openings to be assigned to one another in a favorable manner, so that the outflow directions of the individual outlet openings can be overlapped with simple means.
  • first and / or the second outflow direction are arranged perpendicular to the lateral surface areas directly surrounding the first and / or the second outflow opening.
  • the emerging extinguishing gas is bundled and can be easily aligned to a specific area. This minimizes unintentional scattering of the extinguishing gas jet.
  • the elevation (s) and / or the depression (s) revolve in a ring-shaped and / or interrupted ring-shaped manner around the axial direction. If the elevations and / or the depressions are arranged in a ring-shaped or ring-shaped manner, there is an uneven structure of the lateral surface of the flow control device, as a result of which the extinguishing gas flowing out in the axial direction is swirled very intensively. The uneven structure can cause the extinguishing gas to swirl inside the flow control device as well as after leaving the flow control device.
  • Figure 1 shows a section through a schematically illustrated pressure gas insulated circuit breaker
  • Figure 2 shows a section through a flow control device and an encapsulation housing of the pressurized gas insulated
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a swirling of extinguishing gas
  • Figure 4 is a side view of a flow control device in a first embodiment
  • Figure 5 shows the side view of a flow control device in a second embodiment
  • Figure 6 is a side view of a flow control device in a third embodiment and the Figure 7 is a side view of a flow control device in a fourth embodiment.
  • the circuit breaker 100 shown in FIG. 1 has an encapsulation housing 101.
  • the encapsulation housing 101 can be made from an electrically conductive material or from an electrically insulating material.
  • An interrupter unit 102 of the circuit breaker 100 is arranged in the interior of the encapsulation housing 101.
  • the encapsulation housing 101 is filled with an insulating gas, for example SF 6 .
  • the interrupter unit 102 has a contact set 103.
  • the contact set 103 has a fixed nominal current contact 104 and a movable nominal current contact 105.
  • a fixed arcing contact 106 and a moving arcing contact 107 are provided. Both the movable nominal current contact 105 and the movable arcing contact 107 are movable in an axial direction.
  • the lower half of FIG. 1 shows the contact set 103 in the switched-on state
  • the upper half of FIG. 1 shows the contact set 103 during a switch-off process.
  • the movable arcing contact 107 is tubular, so that during a switch-off process, an extinguishing gas generated by a possibly burning arc 108 can be removed from the switching path of the contact set 103 within the movable arcing contact 107.
  • outlet openings 109, 110 are provided, from which the extinguishing gas can escape into a space which is surrounded by a flow control device 1.
  • the arrangement of the flow directing device 1 is not restricted to the region of the end of the movable arcing contact 107 which is applied to the contact set 103.
  • a flow control device can also be provided in the area of the fixed nominal current contact 104 in order to redirect the extinguishing gas flowing there in its direction.
  • FIG. 2 shows a cross section through the flow directing device 1 and the encapsulation housing 101.
  • the flow control device 1 has an essentially circular cross section.
  • a plurality of tabs 4a, b, c, d, e, f are arranged in their interior.
  • the tabs 4a, b, c, d, e, f serve both for the mechanical mounting of the flow control device 1 on the interrupter unit 102 and for the electrical contacting of the interrupter unit 102.
  • the cylindrical base body of the flow control device 1 has several elevations 5a, b, c, d , e, f on.
  • the inclined flanks 7a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1 each have outflow openings 10a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k , 1 for directing at least a portion of the extinguishing gas generated in the interrupter unit 102. Every outflow opening
  • a first variant of a flow control device 1 a shown in FIG. 4 shows a side view. Arrangements having the same effect are provided with the same reference symbols in the figures.
  • a connecting piece 16 for connecting an electrical conductor is formed on the first variant of the current steering device 1 a.
  • the first variant of the flow control device la has a cylindrical basic shape, on the lateral surface of which several elevations 5a, b, c, d are arranged. The elevations 5a, b, c, d extend in the form of a web along the axial direction.
  • One end of the first variant of the flow control device la is closed, as in all of the variants described, in order to prevent the extinguishing gas blown into the first variant of the flow control device la through outflow openings 10b, c, d arranged in the elevations 5a, b, c, d to let f flow away.
  • the elevations 5a, b, c, d have a truncated pyramid-like outer shape.
  • a plurality of outflow openings 10b, c, d, f are arranged in the side surfaces (flanks) of the truncated pyramids.
  • the outflow openings 10b, c, d, f are formed in the first variant of the flow control device la as an elongated hole. It can be provided that two outflow openings 10c, d of two adjacent elevations 5b, c are each assigned directly opposite each other and the outflow directions of the respectively directly assigned outflow openings 10c, d intersect.
  • the second variant of a flow control device 1b shown in FIG. 5 has a cylindrical shape Shell surface several wells lla, b, c, d. Further outflow openings 12a, b, c, d, e, f are arranged in the flanks of the depressions 11a, b, c, d.
  • the outflow directions of the outflow openings 12d, e which are directly opposite one another in a recess 11c are directed such that they intersect one another.
  • the third variant of a flow control device 1c shown in FIG. 6 shows, by way of example, further possible design variants of the elevations or depressions.
  • the elevations or depressions can be arranged, for example, in a variety of different shapes on the lateral surface of a flow control device.
  • the respective outflow openings can be designed very variably, for example circular, oval or in other suitable shapes and for example as a vertical or oblique bore / milling.
  • this "bevel” causes the outflow openings to let the extinguishing gas flow out in certain outflow directions, regardless of the design of the lateral surface
  • Further shapes can also be used in an advantageous manner.
  • Favorable shapes are, for example: the shape of a spherical cap 13a, b, a truncated tetrahedron 14 or some other polygonal body 15. In order to achieve a favorable dielectric shape, the body edges and Fillet body edge transitions to other surfaces.
  • the fourth variant of a flow control device 1d shown in FIG. 7 has on its outer surface an elevation 17 which extends in a ring around the axial direction and a plurality of elevations which form an interrupted elevation 17a.
  • the outflow directions of the outflow openings 19a, b, c, d, e, f run in the axial direction, the outflow directions of the respectively assigned outflow openings 19a, f; 19b, e; 19c, d intersect each other.
  • depressions can be provided on the outflow device instead of the elevations, or the outflow openings can be oriented obliquely to the surface surrounding them.
  • FIG. 1 A swirling body 18 protruding into a gas stream is shown as an example in FIG.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter (100) mit einem in einer axialen Richtung bewegbaren Kontaktstück (105, 107) und mit einer bei einem Schaltfall sich in die axiale Richtung bewegenden Löschgasströmung, welche koaxial von einer Strömungslenkeinrichtung (1,1a,b,c) umgeben ist, die in einer Mantelfläche zumindest eine Ausströmöffnung (10a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l; 12a,b,c,d,e,f) zur Umlenkung zumindest eines Teils der Löschgasströmung in eine Ausströmrichtung aufweist, wobei die Ausströmrichtung tangential im Wesentlichen quer zur axialen Richtung gerichtet ist.

Description

Beschreibung
Leistungsschalter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit einem in einer axialen Richtung bewegbaren Kontaktstück und mit einer bei einem Schaltfall sich in die axiale Richtung bewegenden Löschgasströmung, welche koaxial von einer Strömungslenkeinrichtung umgeben ist, die in einer Mantelfläche zumindest eine Ausströmöffnung zur Umlenkung zumindest eines Teils der Löschgasströmung in eine Ausströmrichtung aufweist.
Ein derartiger Leistungsschalter ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 199 53 560 Cl bekannt. Dort ist ein Leis- tungsschalter beschrieben, dessen Unterbrechereinheit innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordnet ist. Bei einem Ausschaltvorgang der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters ggf. entstehendes Löschgas wird dort zum Teil innerhalb eines hohlen Kontaktrohres von der Schaltstrecke fortgeführt. An dem von der Schaltstrecke abgewandten Ende des hohlen Kontaktrohres weist das Kontaktrohr Austrittsöffnungen auf, aus welchen das Löschgas austritt. Das Löschgas tritt in einen Raum aus, welcher durch eine Strömungslenkeinrichtung begrenzt ist. Die dortige Strömungslenkeinrichtung ist im e- sentlichen zylinderförmig und weist in ihrer Mantelfläche
Ausströmöffnungen auf. Durch diese Ausströmöffnungen kann das Löschgas aus dem von der Strömungslenkeinrichtung begrenzten Raum austreten und in das die Unterbrechereinheit des Leistungsschalters umgebende, mit Isoliergas gefüllte Volumen ausströmen.
Zum Lenken des aus den Ausströmöffnungen austretenden Löschgases in eine bestimmte Abströmrichtung sind den Ausströmöff- nungen Umlenkhauben zugeordnet. Diese Umlenkhauben lenken das austretende Löschgas in eine axiale Richtung der Unterbrechereinheit um. Diese Umlenkung ist notwendig, um ein direktes Beströmen des Kapselungsgehäuses durch das Löschgas zu verhindern. Bei einer derartigen Beströmung bestünde die Gefahr einer Schwächung einer Gasisolation.
Die Zuordnung der Umlenkhauben zu den Ausströmöffnungen stellt eine technisch aufwendige Konstruktion dar, weil die Umlenkhauben jeder Ausströmöffnung einzeln zugeordnet sind und jede Umlenkhaube einzeln für sich an der Strömungslenkeinrichtung zu befestigen ist. Aufgrund der relativ komplizierten Anordnung von Ausströmöffnungen und Umlenkhauben zueinander bietet sich auch ein einfaches Herstellungsverfah- ren, beispielsweise ein Gussverfahren, für eine derartige Anordnung nicht an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Lenkung des aus einer Ausströmöffnung austretenden Löschgases optimiert wird.
Die Aufgabe wird bei einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Aus- Strömrichtung tangential zu der Mantelfläche im Wesentlichen quer zur axialen Richtung gerichtet ist.
Durch eine tangentiale Ausströmrichtung zur Mantelfläche wird die zum Abströmen zur Verfügung stehende Wegstrecke verlän- gert. Bei einer komplizierten, Unebenheiten und Zerklüftungen aufweisenden Mantelfläche der Strömungslenkeinrichtung ist zur Ermittlung der tangentialen Richtung ein entsprechender Hüllmantel zu bestimmen, um die entsprechend günstige tangen- tiale Richtung festzulegen. Unter einer tangentialen Richtung sind auch Richtungen zu verstehen, die von einer mathematisch exakten Tangentialen um bis zu 45° innerhalb der azimutalen Ebene abweichen. Bei entsprechender Dimensionierung ist die Nutzung von Umlenkhauben, welche den Ausströmöffnungen zugeordnet sind, nicht notwendig. Dadurch erfolgt eine Reduzierung der notwendigen Bauteile und neben einer vereinfachten Lenkung des Löschgases damit auch eine Reduzierung der Herstellungskosten. Aufgrund der vereinfachten Konstruktion sind nunmehr auch einfache Gusstechniken zur Herstellung der Strömungslenkeinrichtung einsetzbar. Durch Fräsen, Bohren oder eine andere geeignete Technik sind die Ausströmöffnungen in die Mantelfläche einbringbar. Neben der vereinfachten Lenkung des Löschgases ist weiterhin eine verbesserte Verwirbelung des Löschgases erzielbar.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass mehrere Ausströmöffnungen einander zugeordnet sind, deren jeweilige Ausströmrichtungen sich schneiden.
Schneiden sich die Ausströmrichtungen mehrerer einander zugeordneter Ausströmöffnungen, so wird dadurch eine Verwirbelung und Kühlung des abströmenden Löschgases erzielt. Durch diese Verwirbelung wird beispielsweise eine Vermischung des konta- minierten Löschgases mit frischem Isoliergas in intensiver Weise erzielt. Zusätzliche Verwirbelungseinrichtungen sind somit nicht notwendig. Gleichzeitig wird durch eine derartige Verwirbelung eine mögliche Schwächung einer Gasisolation des Schalters verhindert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Strömungslenkeinrichtung an der Mantelfläche eine Erhe- bung und/oder eine Vertiefung aufweist, an deren Flanken die
Ausströmöffnung/ -en angeordnet ist/sind.
Sind die Ausströmöffnungen Erhebungen und/oder Vertiefungen zugeordnet, so lassen sich dadurch in einfacher Weise die Ab- strδ richtungen der einzelnen Ausströmöffnungen günstig anordnen. Bei der Anordnung von Erhebungen an der Strömungslenkeinrichtung wird darüber hinaus eine Vergrößerung des durch die Strömungslenkeinrichtung begrenzten Raumes erzielt. Dadurch ist es möglich, das heiße Löschgas bereits innerhalb der Unterbrechereinheit des Leistungsschalters besser zu kühlen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Ausström- richtung/ -en senkrecht zu dem die Ausströmöffnung/ -en unmittelbar umgebenden Mantelflächenbereich angeordnet ist/sind.
Mit einer derartigen Ausgestaltung wird eine günstige Beinflussung, der Richtwirkung der Ausströmöffnungen erzielt. So ist es ausreichend, bei einer derartigen Ausgestaltungsvariante die Ausströmöffnungen beispielsweise mittels Bohren oder Fräsen in die Strömungslenkeinrichtung einzuarbeiten und auf zusätzliche Anordnungen zur Verbesserung der Richtwirkung (beispielsweise Düsen) zu verzichten.
Als vorteilhafte Ausgestaltung kann weiter vorgesehen sein, dass die Erhebung/ -en und/oder die Vertiefung/ -en sich im Wesentlichen in axialer Richtung steg- bzw. kanalartig erstrecken.
Bei einer axialen Erstreckung der steg- bzw. kanalartigen Erhebungen oder Vertiefungen ergeben sich an den Erhebungen oder Vertiefungen günstige Möglichkeiten entlang sich axial erstreckender Seitenflächen die Ausströmöffnungen anzuordnen. Durch die längliche Erstreckung lassen sich mehrere Öffnungen in axialer Richtung nebeneinander anordnen, wodurch die Menge des ausströmenden Löschgases günstig entlang der axialen Erstreckung verteilt wird. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen und/oder Vertiefungen die Verwirbelung von aus den Austrittsöffnungen austretendem Löschgas zusätzlich unterstützen. Unterstützend können den Austrittsöffnun- gen zusätzliche Verwirbelungskorper oder Prallflächen zur Beeinflussung der LöschgasStrömung zugeordnet sein.
Neben den bereits beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, einen Leistungs- Schalter mit einem in einer axialen Richtung bewegbaren Kontaktstück und mit einer bei einem Schaltfall sich in die axiale Richtung bewegenden Löschgasströmung, welche koaxial von einer Strömungslenkeinrichtung umgeben ist, die in einer Mantelfläche eine erste und eine zweite Ausströmöffnung zur Umlenkung zumindest eines Teiles der Löschgasströmung in eine erste und in eine zweite Ausströmrichtung aufweist, so auszugestalten, dass die erste und die zweite Ausströmrichtung im Wesentlichen in die axiale Richtung gerichtet sind und die erste Abströmrichtung und die zweite Abströmrichtung einander schneiden.
Ist es vorgesehen, das Löschgas im Wesentlichen in eine axiale Richtung ausströmen zu lassen, so ist es besonders vorteilhaft, wenn zwei Abströmrichtungen zweier Ausströmöff- nungen einander schneiden. Im Schnittbereich der Abströmrichtungen erfolgt eine intensive Verwirbelung der Löschgasströme miteinander sowie gegebenenfalls mit kühlem Isoliergas. Wei- terhin wird durch die Verwirbelung die Löschgasströmung nach dem Austreten aus der Strömungslenkeinrichtung abgebremst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann weiterhin vorsehen, dass die Strömungslenkeinrichtung an der Mantelfläche eine Erhebung und/oder eine Vertiefung aufweist, an deren Flanken die erste und/oder die zweite Ausströmöffnung angeordnet sind.
Durch die Anordnung der Ausströmöffnungen an den Flanken der Erhebungen oder Vertiefungen ist eine günstige Zuordnung der ersten und der zweiten Ausströmöffnung zueinander ermöglicht, so dass mit einfachen Mitteln ein Überschneiden der Ausströmrichtungen der einzelnen Austrittsöffnungen erzielbar ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Ausströmrichtung senkrecht zu den die erste und/oder die zweite Ausströmöffnung unmittelbar umgebenden Mantelflächenbereichen angeordnet sind.
Wie bereits beschrieben, ergeben sich auch hier bei einer derartigen Anordnung der Ausströmöffnungen bezüglich der Mantelflächenbereiche günstige Voraussetzungen für die Richtwirkungen der Ausströmöffnungen. Das austretende Löschgas wird gebündelt und ist einfach auf einen bestimmten Bereich aus- richtbar. Ein unbeabsichtigtes Streuen des Löschgasstrahls wird so minimiert.
Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Erhebung/ -en und/oder die Vertiefung/ -en ringförmig und/oder unterbrochen ringförmig um die axiale Richtung umlaufen. Bei einer ringförmigen bzw. ringförmig unterbrochenen Anordnung der Erhebungen und/oder der Vertiefungen ergibt sich eine unebene Struktur der Mantelfläche der Strömungslenkeinrichtung, wodurch das in axialer Richtung abströmende Lösch- gas sehr intensiv verwirbelt wird. Die unebene Struktur kann sowohl ein Verwirbeln des Löschgases im Innern der Stromungs- lenkeinrichtung als auch nach dem Verlassen der Strömungslenkeinrichtung bewirken.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfuhrungsbei- spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die
Figur 1 einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten druckgasisolierten Leistungsschalter, die
Figur 2 einen Schnitt durch eine Strömungslenkeinrichtung und ein Kapselungsgehäuse des druckgasisolierten
Leistungsschalters, die
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Löschgasverwir- belung, die
Figur 4 eine Seitenansicht einer Strömungslenkeinrichtung in einer ersten Ausgestaltungsvariante, die
Figur 5 die Seitenansicht einer Strömungslenkeinrichtung in einer zweiten Ausgestaltungsvariante, die
Figur 6 die Seitenansicht einer Strömungslenkeinrichtung in einer dritten Ausgestaltungsvariante und die Figur 7 die Seitenansicht einer Strömungslenkeinrichtung in einer vierten Ausgestaltungsvariante.
Der in der Figur 1 dargestellte Leistungsschalter 100 weist ein Kapselungsgehäuse 101 auf. Das Kapselungsgehäuse 101 kann aus einem elektrisch leitenden Werkstoff oder aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt sein. Im Innern des Kapselungsgehäuses 101 ist eine Unterbrechereinheit 102 des Leistungsschalters 100 angeordnet. Das Kapselungsgehäuse 101 ist mit einem Isoliergas, beispielsweise SF6, gefüllt. Die Unterbrechereinheit 102 weist einen Kontaktsatz 103 auf. Der Kontaktsatz 103 weist einen feststehenden Nennstromkontakt 104 und einen bewegbaren Nennstromkontakt 105 auf. Wei- terhin sind ein feststehender Lichtbogenkontakt 106 und ein bewegbarer Lichtbogenkontakt 107 vorgesehen. Sowohl der bewegbare Nennstromkontakt 105 als auch der bewegbare Lichtbogenkontakt 107 sind in einer axialen Richtung bewegbar. Die untere Hälfte der Figur 1 zeigt den Kontaktsatz 103 im einge- schalteten Zustand, die obere Hälfte der Figur 1 zeigt den Kontaktsatz 103 während eines Ausschaltvorganges. Der bewegbare Lichtbogenkontakt 107 ist rohrförmig ausgebildet, so dass bei einem AusschaltVorgang durch einen gegebenenfalls brennenden Lichtbogen 108 entstehendes Löschgas innerhalb des bewegbaren Lichtbogenkontaktes 107 von der Schaltstrecke des Kontaktsatzes 103 abführbar ist. An dem vom Kontaktsatz 103 abgewandten Ende des bewegbaren Lichtbogenkontaktes 107 sind Austrittsöffnungen 109, 110 vorgesehen, aus denen das Löschgas in einen Raum austreten kann, welcher von einer Strö- mungslenkeinrichtung 1 umgeben ist. Die Anordnung der Strömungslenkeinrichtung 1 ist nicht auf den Bereich des dem Kontaktsatz 103 angewandten Endes des bewegbaren Lichtbogenkontaktes 107 eingeschränkt. Alternativ oder zusätzlich ist eine derartige Strömungslenkeinrichtung auch im Bereich des feststehenden Nennstromkontaktes 104 vorsehbar, um das in dessen Richtung abströmende Löschgas dort umzulenken.
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Strömungslenk- einrichtung 1 sowie das Kapselungsgehäuse 101.
Die Strömungslenkeinrichtung 1 weist einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. In ihrem Innern sind mehrere Laschen 4a,b,c,d,e,f angeordnet. Die Laschen 4a,b,c,d,e,f dienen sowohl der mechanischen Halterung der Strömungslenkeinrichtung 1 an der Unterbrechereinheit 102 als auch der elektrischen Kontaktierung der Unterbrechereinheit 102. Der zylinderförmige Grundkörper der Strömungslenkeinrichtung 1 weist mehrere Erhebungen 5a,b,c,d,e,f auf. Die Erhebungen
5a,b,c,d,e,f sind im wesentlichen durch eine Aufweitung von bestimmten Abschnitten der Mantelfläche des zylindrischen Grundkörpers, bezüglich der Zylinderlängsachse 6 radial nach außen gebildet. Die Übergänge von dem ursprünglichen Zylin- dermantel zu den radial nach außen aufgeweiteten Bereichen sind durch schräge Flanken 7a,b, c, d, e, f ,g,h, i, j ,k, 1 gebildet. Die schrägen Flanken 7a,b, c,d, e, f ,g,h, i, j ,k, 1 weisen jeweils Ausströmöffnungen 10a, b, c, d, e, f , g, h, i , j , k, 1 zur Lenkung zumindest eines Teils von in der Unterbrechereinheit 102 er- zeugten Löschgases auf. Jede Ausströmöffnung
10a, b, c,d, e, f , g,h, i, j , k, 1 lenkt einen Anteil des Löschgases in eine Abströmrichtung. Die Abströmrichtungen sind dabei jeweils derartig angeordnet, dass sie senkrecht zu den jeweiligen schrägen Flanken 7a, b, c, d, e, f , g, h, i , j , , 1 gerichtet sind. Die Abströmrichtungen der jeweiligen Anteile des Löschgases sind in der Figur 3 durch Pfeile symbolisiert. Aufgrund der gewählten Lage der Ausströmöffnungen
10a,b, c, d, e, f ,g,h, i, j , k, 1 zueinander, schneiden sich jeweils die Abströmrichtungen zweier einander gegenüberliegender Ausströmöffnungen benachbarter Erhebungen. Dadurch wird erreicht, dass das Löschgases nach dem Hindurchtreten durch die jeweiligen Ausströmöffnungen günstig vermischt wird. Diese Vermischung ist schematisch in der Figur 3 dargestellt.
Eine in der Figur 4 dargestellte erste Variante einer Strömungslenkeinrichtung la zeigt eine seitliche Ansicht. Gleichwirkende Anordnungen sind in den Figuren mit den gleichen Be- zugszeichen versehen. An der ersten Variante der Stromungs- lenkeinrichtung la ist ein Anschlussstutzen 16 zum Anschluss eines elektrischen Leiters angeformt. Die erste Variante der Strömungslenkeinrichtung la weist eine zylindrische Grundform auf, auf deren Mantelfläche mehrere Erhebungen 5a,b,c,d ange- ordnet sind. Die Erhebungen 5a,b,c,d erstrecken sich stegför- mig entlang der axialen Richtung. Das eine Ende der ersten Variante der Strömungslenkeinrichtung la ist, wie bei allen beschriebenen Varianten, verschlossen, um das in die erste Variante der Strömungslenkeinrichtung la eingeblasene Lösch- gas durch in den Erhebungen 5a,b,c,d angeordneten Ausströmöffnungen 10b,c,d,f abströmen zu lassen. Bei der ersten Variante der Strömungslenkeinrichtung la weisen die Erhebungen 5a,b,c,d eine pyramidenstumpfartige äußere Gestalt auf. In den Seitenflächen (Flanken) der Pyramidenstümpfe sind mehrere Ausströmöffnungen 10b,c,d,f angeordnet. Die Ausströmöffnungen 10b,c,d,f sind bei der ersten Variante der Strömungslenkeinrichtung la als Langloch ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass jeweils zwei Ausströmöffnungen 10c, d zweier benachbarter Erhebungen 5b, c jeweils unmittelbar gegenüberlie- gend zugeordnet sind und die Abströmrichtungen der jeweils unmittelbar zugeordneten Abströmöffnungen 10c, d sich schneiden. Die in der Figur 5 dargestellte zweite Variante einer Strömungslenkeinrichtung lb weist an ihrer zylinderförmigen Mantelfläche mehrere Vertiefungen lla,b,c,d auf. In den Flanken der Vertiefungen lla,b,c,d sind weitere Ausströmöffnungen 12a, b, c, d, e, f angeordnet. Die Abströmrichtungen der sich in einer Vertiefung 11c unmittelbar gegenüberliegenden Ausström- Öffnungen 12d,e sind so gerichtet, dass sie einander schneiden. Die in der Figur 6 dargestellte dritte Variante einer Strömungslenkeinrichtung lc zeigt beispielhaft weitere mögliche Ausgestaltungsvarianten der Erhebungen bzw. Vertiefungen. Die Erhebungen bzw. Vertiefungen können beispielsweise in ei- ner Vielzahl verschiedener Formen auf der Mantelfläche einer Strömungslenkeinrichtung angeordnet sein. Die Ausbildung der jeweiligen Ausströmöffnungen kann dabei sehr variabel erfolgen, beispielsweise kreisförmig, oval oder in weiteren geeigneten Formen und beispielsweise als senkrechte oder schräge Bohrung/Fräsung. Sind die Bohrungen/Fräsungen unter einem stumpfen oder spitzen Winkel in die Mantelfläche einer Strömungslenkeinrichtung eingebracht, so bewirkt diese „Schräge", dass unabhängig von der Gestaltung der Mantelfläche die Ausströmöffnungen das Löschgas in bestimmte Ausströmrichtungen abströmen lassen. Neben den beschriebenen pyramidenstumpfför- migen Erhebungen bzw. Vertiefungen können auch weitere Formen in vorteilhafter Weise genutzt werden. Günstige Formen sind beispielsweise: die Form einer Kugelkappe 13a, b, eines Tetraederstumpfes 14 oder eines anderweitig ausgebildeten viele- ckigen Körpers 15. Um eine günstige dielektrische Gestalt zu erzielen, sind die Körperkanten und Körperkantenübergänge zu anderen Flächen mit Abrundungen versehen.
Die in der Figur 7 dargestellte vierte Variante einer Strö- mungslenkeinrichtung ld weist an ihrer Mantelfläche eine ringförmig um die axiale Richtung umlaufende Erhebung 17 auf sowie mehrere Erhebungen, die eine ringförmig unterbrochene Erhebung 17a bilden. An den Flanken der Erhebungen 17, 17a sind Ausströmöffnungen 19a, b, c, d, e, f angeordnet. Die Ausströmrichtungen der Ausströmöffnungen 19a, b, c, d, e, f verlaufen in axialer Richtung, wobei die Ausströmrichtungen der jeweils zugeordneten Ausströmöffnungen 19a, f; 19b, e; 19c, d einander schneiden. In Abwandlungen können zur Erzielung der gleichen Wirkung statt der Erhebungen an der Abströmeinrichtung ld Vertiefungen vorgesehen sein oder die Ausströmöffnungen schräg zu der sie umgebenden Oberfläche ausgerichtet sein.
Um das aus den Austrittsöffnungen austretende Schaltgas zusätzlich zu verwirbeln, sind diesen zusätzliche Verwirbelungskorper oder Prallplatten, welche die Lenkung des Löschgases beeinflussen, zuordbar. Beispielhaft ist ein in einem Gasstrom hineinragender Verwirbelungskorper 18 in der Figur 7 dargestellt.
Unabhängig von den einzelnen Varianten der Strömungslenkeinrichtung sind sämtliche beschriebene Erhebungen auch als entsprechende Vertiefungen und umgekehrt ausführbar und mit Ver- wirbelungskörpern oder Prallplatten kombinierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Leistungsschalter (100) mit einem in einer axialen Richtung bewegbaren Kontaktstück (105, 107) und mit einer bei einem Schaltfall sich in die axiale Richtung bewegenden
Löschgasströmung, welche koaxial von einer Stromungslenk- einrichtung (1, la,b,c) umgeben ist, die in einer Mantelfläche zumindest eine Ausströmöffnung (10a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l; 12a, b, c, d, e, f) ) zur Umlenkung zumindest eines Teils der Löschgasströmung in eine Ausströmrichtung aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ausströmrichtung tangential zu der Mantelfläche im Wesentlichen quer zur axialen Richtung gerichtet ist.
2. Leistungsschalter (100) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Ausströmöffnungen (10c, d; 12b, c, 12d,e) einander zugeordnet sind, deren jeweilige Ausströmrichtungen sich schneiden.
3. Leistungsschalter (100) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strömungslenkeinrichtung (1, la,b,c) an der Mantelflä- ehe eine Erhebung (5a,b, c, d, e, f) und/oder eine Vertiefung (lla,b,c,d) aufweist, an deren Flanken
(7a,b, c,d, e, f ,g,h, i, j ,k, 1; 12a, b, c, d, e, f) die Ausströmöffnung/ -en angeordnet ist/sind.
4. Leistungsschalter (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ausströmrichtung/ -en senkrecht zu dem die Ausströmöffnung/ -en unmittelbar umgebenden Mantelflächenbereich angeordnet ist/sind.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erhebung/ -en (5a, b, c, d, e, f) und/oder die Vertiefung/ -en (lla,b,c,d) sich im Wesentlichen in axialer Richtung steg- bzw. kanalartig erstrecken.
6. Leistungsschalter (100) mit einem in einer axialen Rich- tung bewegbaren Kontaktstück (105, 107) und mit einer bei einem Schaltfall sich in die axiale Richtung bewegenden LöschgasStrömung, welche koaxial von einer Strömungslenk- einrichtung (1, ld) umgeben ist, die in einer Mantelfläche eine erste und eine zweite Ausströmöffnung (19a, b, c, d, e, f) zur Umlenkung zumindest eines Teiles der Löschgasströmung in eine erste und in eine zweite Ausströmrichtung aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste und die zweite Ausströmrichtung im Wesentlichen in die axiale Richtung gerichtet sind und die erste Abströmrichtung und die zweite Abströmrichtung einander schneiden.
7. Leistungsschalter (100) nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strömungslenkeinrichtung an der Mantelfläche eine Erhebung (16, 17) und/oder eine Vertiefung aufweist, an deren Flanken die erste und/oder die zweite Ausströmöffnung (19a,b,c,d,e,f) angeordnet sind.
8. Leistungsschalter (100) nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste und/oder die zweite Ausströmrichtung senkrecht zu den die erste und/oder die zweite Ausströmöffnung unmittelbar umgebenden Mantelflächenbereichen angeordnet sind.
9. Leistungsschalter (100) nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Erhebung/ -en (17, 17a) und/oder die Vertiefung/ -en ringförmig und/oder unterbrochen ringförmig um die axiale Richtung umlaufen.
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