EP1939910A1 - Druckgasschalter mit einer radialen Durchströmöffnung - Google Patents

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EP1939910A1
EP1939910A1 EP06405545A EP06405545A EP1939910A1 EP 1939910 A1 EP1939910 A1 EP 1939910A1 EP 06405545 A EP06405545 A EP 06405545A EP 06405545 A EP06405545 A EP 06405545A EP 1939910 A1 EP1939910 A1 EP 1939910A1
Authority
EP
European Patent Office
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gas
pressure
volume
valve
blast
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06405545A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürg Nufer
Martin Kriegel
Olaf Hunger
Marialuisa Perela
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
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Priority to CN200780048479.4A priority patent/CN101573774B/zh
Priority to EP07857869.7A priority patent/EP2126947B1/de
Priority to PCT/EP2007/064248 priority patent/WO2008080858A2/de
Publication of EP1939910A1 publication Critical patent/EP1939910A1/de
Priority to US12/491,863 priority patent/US8546716B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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
    • H01H33/90—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 this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/901—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 this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H33/90—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 this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
    • H01H33/91—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 this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas

Definitions

  • the invention relates to the field of medium voltage switch and high voltage switch technology, in particular the circuit breaker in power distribution networks. It relates in particular to a compressed gas switch according to the preamble of claim 1.
  • WO 98/43265 such a compressed gas switch.
  • This has a first, drivable arcing contact, a second, fixed arcing contact, a rated current path running concentrically therewith and a compression device in order to compress quenching gas in a blowing volume.
  • the compressed quenching gas is used to extinguish an arc resulting from the separation of the first arcing contact from the second arcing contact by blowing it with quenching gas.
  • the first, drivable arcing contact is carried by a switching tube.
  • an exhaust volume is provided, in which the quenching gas is passed after the blowing of the arc.
  • the arranged within the nominal flow path exhaust volume communicates with a low pressure space outside the nominal flow path via exhaust ports in combination.
  • the exhaust volume is separated by a partition wall of a suction, which is also arranged between blowing volume and exhaust volume within the nominal flow path. This suction is connected via a flush valve as well as a pressure relief valve with the blowing volume.
  • a flush valve as well as a pressure relief valve with the blowing volume.
  • This known gas pressure switch solves the problem that in the intake should prevail at least a nearly constant gas pressure, so that the gas pressure in the exhaust volume has no effect on the function of the purge valve as well as on the function of the pressure relief valve.
  • the dividing wall is arranged within the tube-shaped nominal flow path. Since the partition wall is exposed to a high pressure difference between the intake area and the exhaust volume during the separation of the first arcing contact from the second arcing contact, this requires a stable attachment of the partition wall to an inner wall of the rated flow path and a sealed passage of the switching tube through this partition wall.
  • Object of the present invention is to propose a compressed gas switch with a simplified design, which thereby also allows a more compact design.
  • the inventive gas pressure switch should have a high reliability, in particular the function of the pressure relief valve and / or the purge valve should not Have dependence on the gas pressure in the blow volume and on the gas pressure in the exhaust volume.
  • the compressed gas switch has a gas exchange permitting flow opening between the low-pressure chamber and a blowing volume through a region of a separating element through which separates the blowing volume from the low-pressure chamber in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the gas pressure switch.
  • the blowing volume is connected, for example via a channel with an arc zone of the gas pressure switch through which during a first phase of a shutdown heated quenching gas, such as SF 6 , (sulfur hexafluoride) passes from the arc zone in the blowing volume.
  • a shutdown heated quenching gas such as SF 6
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • further phase extinguishing gas flows from the blowing volume through the channel to the arc zone to blow a burning there arc.
  • the quenching gas then flows further into an exhaust volume.
  • the blowing volume is subdivided into a compression space and into a heating space, the flow opening opening into the compression space. It can thereby be achieved that unused extinguishing gas can flow from the low-pressure chamber into the compression chamber as well as from the compression chamber into the low-pressure chamber.
  • a flush valve is arranged in or at the flow opening. It can thereby be achieved that for filling the compression space with quenching gas, this can flow from the low-pressure space into the compression space or into the blowing volume, but not in the opposite direction. Further, since the gas pressure is at least approximately constant on the side of the low pressure space, the purge valve opens at a predetermined pressure regardless of the pressure waveform during the shift operation.
  • a pressure relief valve is arranged in or at the flow-through opening. It can thereby be achieved that at a predetermined overpressure in the compression chamber or in the blowing volume, quenching gas can flow out into the low-pressure space. Since there is at least approximately a constant gas pressure in the low pressure space, the pressure relief valve opens at a predetermined response pressure. As a result, it can be achieved that no unauthorized high pressure is built up in the compression space. This can prevent that the operation of the gas pressure switch is affected due to an excessive gas pressure in the compression chamber.
  • the flushing valve and the pressure relief valve are arranged in the same or at the same flow opening. This allows a particularly compact design of the gas pressure switch as well as a simple final assembly of the gas blast switch, since the flush valve and the pressure relief valve can be pre-assembled as a unit.
  • the compressed gas switch on a closable by a check valve flushing channel between the compression chamber and the exhaust volume.
  • the gas pressure switch on the flow-through between the low-pressure chamber and the blowing volume or the compression chamber.
  • Fig. 1 shows a compressed gas switch, in particular a circuit breaker, according to a first embodiment of the invention.
  • gas blast switches are used in particular in high-voltage switchgear.
  • the gas blast switch 10 has a tube 12 formed as a first contact 14, which is intended to cooperate with a formed as a pin 16 second contact 18 together.
  • the first contact 14 as well as the second contact 18, at least at their free end portions of a Abbrandbe drivingn material, in particular of tungsten and copper, made.
  • the tube 12 and the pin 16 are arranged on a common longitudinal axis A and movable relative to each other.
  • the first contact 14 is designed to be movable.
  • the associated drive assembly is not shown.
  • the free end portion 20 of the first contact 14 is formed as a contact tulip with a plurality of contact fingers in a known manner.
  • the free end portions of the contact fingers are preferably made of the erosion resistant material.
  • a stationary conductor element 33 engages around the other end region of the separating element 30, which lies opposite the tapering end region 32 in the direction of the longitudinal axis A.
  • a conductive connection between the conductor element 33 and the movable relative to the conductor element 33 separating element 30 is made by a contact spring 35.
  • the contact can be made instead of a contact spring, for example, via a sliding contact, a spiral contact, a sliding tulip or a roller contact. This is inserted in a circumferential groove, which is formed radially inwardly in the free end region of the conductor element 33.
  • the separator 30 is part of a well-known nominal current contact arrangement not shown in the figures.
  • the separator 30 forms a first rated current contact and is electrically connected to the first contact 14.
  • the second contact 18 is electrically connected to a second rated current contact, not shown, and is intended to cooperate with the first rated current contact, the separating element 30, when the compressed gas switch is closed.
  • a nozzle body 34 is arranged, wherein the nozzle body 34 protrudes from the separating element 30 in the direction of the longitudinal axis A.
  • the nozzle body 34 is preferably made of an insulating material, such as polytetrafluoroethylene. From the end projecting from the separating element 30, the nozzle body 34 initially has a nozzle opening 36, which tapers in the direction of the longitudinal axis A towards the first contact 14 and merges into a nozzle channel 38.
  • the nozzle channel 38 expands on the opposite side of the nozzle opening 36 to an inner diameter which is larger than an outer diameter of the contact tulip of the first contact 14, wherein the inner diameter is selected such that the contact fingers of the contact tulip have a sufficiently large game.
  • a gas channel 44 which connects the arc zone 40 with a heating chamber 46 in the interior of the separating element 30.
  • This gas channel 44 is intended, on the one hand, to lead extinguishing gas, which is heated by an arc, from the arc zone 40 into the heating chamber 46.
  • the gas channel 44 is intended to lead quenching gas from the heating chamber 46 for blowing the arc burning in the arc zone 40 into the arc zone 40.
  • the heating chamber 46 has a constant volume.
  • the heating chamber 46 is limited in the radial direction by the separating element 30. In the direction of the nozzle opening 36, the heating chamber is also delimited by the separating element 30 as well as by the nozzle body 34. In the opposite direction to the nozzle opening 36 of the heating chamber 46 is bounded by an intermediate wall-like intermediate member 48.
  • the first contact element 14 is guided tightly through the intermediate element 48.
  • the intermediate element 48 is preferably held on the separating element 30 in a form-fitting manner. It may also be positively secured to the first contact 14.
  • an interior of the separating element 30 is subdivided into the heating space 46 and into a compression space 52.
  • the compression space 52 is limited on the side opposite the intermediate element 48 by a piston 56, which is arranged stationary in the present case.
  • the piston 56 is part of a cylinder-piston arrangement, wherein the cavity of this cylinder-piston assembly is formed by the compression space 52.
  • the piston 56 has a passage opening for the first contact 14. Between the piston 56 and the first contact 14 is a seal 80 in a recessed groove in the piston inserted to seal a gap between the first contact 14 and the piston 56. Furthermore, the seal 80 also forms a guide for the first contact 14. The piston 56 is sealed against the separating element 30 by means of a further seal 82, which is inserted into a further circumferential groove in the piston 56.
  • an exhaust volume 58 On the opposite side of the compression chamber 52 of the piston 56 is located within the conductor element 33, an exhaust volume 58. This is connected by a pipe 12 formed in the flow channel 59 with the arc zone 40, so that extinguishing gas, which from the heating chamber 46 through the gas passage 44 into the Arc zone 40 flows through the flow channel 59 can flow into the exhaust volume 58. During a high-current phase, quenching gas can also flow directly from the arc zone 40 into the exhaust volume 58.
  • a channel 60 which is closable by a designed as a check valve intermediate valve 62 so that at an overpressure in the compression chamber 52 relative to the heating chamber 46 quenching gas from the compression chamber 52 flows into the heating chamber 46.
  • the intermediate valve 62 closes.
  • a flushing passage 66 forming a flow-through opening 64 and an overpressure passage 68 also forming a flow-through opening 64 lead from the compression space 52 into a low-pressure space 72 radially adjoining the separating element 30.
  • the low-pressure space 72 surrounds the rated-current contact arrangement. In the low-pressure space 72 prevails at least approximately during one Switching operation of the gas pressure switch 10, a constant gas pressure, which is preferably in the range of 3-7 bar.
  • the low-pressure chamber 72 is bounded by a sheath, not shown, of the gas pressure switch and connected via a gas return to the exhaust volume 58.
  • the flushing passage 66 can be closed in such a way by means of a flushing valve 74 designed as a check valve, so that at a negative pressure in the compression chamber 52 relative to the low-pressure chamber 72 the flushing valve 74 opens and otherwise closes.
  • the overpressure passage 68 can be closed by means of a pressure relief valve 76, which opens at a defined overpressure in the compression chamber 52 relative to the low pressure chamber 72 in order to build off any overpressure in the compression chamber 52.
  • flushing passages 66 can also be provided which can each be closed by means of a flushing valve 74.
  • a plurality of overpressure passages 68 may be provided, each of which can be closed by means of a pressure relief valve 76.
  • the in Fig. 1 shown gas pressure switch works as follows. First, the rated current contact arrangement is opened. Subsequently, the contact arrangement formed by the first contact 14 and the second contact 18 is separated, whereby an arc in the arc zone 40 ignites due to the current flow through the contact arrangement. As a result, quenching gas is heated. This flows initially through the gas passage 44 in the heating chamber 46. When opening the contact arrangement is also by the movement of the separating element 30 together with the first contact 14 in Direction of the longitudinal axis A away from the second contact 18 of the compression space 52 reduced, whereby the gas pressure in this increases.
  • the gas pressure in the compression chamber 52 is greater than in the heating chamber 46, opens the intermediate valve 62, whereby quenching gas flows through the channel 60 from the compression chamber 52 into the heating chamber 46 and further increases the gas pressure in this. As soon as the gas pressure in the arc zone 40 decreases, quenching gas flows from the heating chamber 46 through the gas channel 44 into the arc zone 40 and inflates the arc, which is thereby extinguished.
  • the gas pressure in the heating chamber 46 rapidly increases to a high value, the situation may arise that the intermediate valve 62 remains closed in the heating chamber 46 during the separation process of the contact arrangement, or at least over a longer Period of time during the separation process is closed. As a result, the extinguishing gas from the compression chamber 52 does not flow into the heating chamber 46. Upon reaching a predetermined gas pressure in the compression volume 52 now opens the pressure relief valve 76, which quenching gas can flow through the pressure passage 68 into the low-pressure chamber 72.
  • the maximum pressure in the compression space 52 is defined by the response pressure of the pressure relief valve 76. It can thereby be achieved that a force necessary for opening the contact arrangement, in particular for retracting the separating element 30 together with the first contact 14 into the conductor element 33, does not exceed a maximum force. Thereby, the drive arrangement can be designed such that the contact arrangement can be reliably separated even at high current flow.
  • the quenching gas used to blow the arc in the arc zone 40 flows on the one hand through the flow channel 59 into the exhaust volume 58 and on the other hand through the nozzle opening 36 from. In the exhaust volume 58, the hot quenching gas is cooled. A gas exchange between the exhaust volume 58 and the low pressure space 72 can take place via a not shown gas recirculation.
  • the volume of the compression chamber 52 increases, whereby in this compared to the low-pressure chamber 72 as well as to the heating chamber 46, a negative pressure.
  • the purge valve 74 opens, which releases the purge passage 66 for the flow of quenching gas from the low-pressure space 72 into the compression space 52.
  • the purge valve 74 closes.
  • the overpressure valve 76 on the overpressure passage 68 is dispensed with. Nevertheless, due to the clear diameter of the overpressure passage 68, the quenching gas flow can be controlled by the overpressure passage 68, in particular with an overpressure in the compression space 52 relative to the low-pressure space 72. Thus, upon disconnecting the first contact 14 from the second contact 18 while simultaneously reducing the volume of the compression space 52, quenching gas may flow out of the compression space 52 into the low pressure space 72. Consequently, the gas pressure in the compression space 52 can not increase arbitrarily.
  • Fig. 2 a further embodiment of the inventive gas pressure switch is shown. In essence, this corresponds Embodiment of the in Fig. 1 It will be discussed here only on the differences.
  • the separating element 30 has only the throughflow opening 64, which forms the overpressure passage 68 and can be closed by means of the overpressure valve 76.
  • the separating element 30 preferably has a plurality of overpressure passages 68 closable by means of one or more pressure relief valves 76.
  • 4-8 overpressure passages 68 are formed on the partition member 30.
  • the overpressure passages 68 may also be formed as slots.
  • intermediate element 48 is integrally formed with the tube 12 of the first contact 14.
  • the intermediate piece and the tube 12 may also be formed of a plurality of individual elements.
  • the intermediate element 48 has an open in the direction of the piston 56 annular channel 86, in which the overpressure passage 68 opens in the radial direction.
  • the annular channel forms, together with the overpressure passage 68, a connecting channel 87.
  • the annular channel 86 is delimited in the radial direction on the one hand by a wall 88 formed on the intermediate element 48 and on the other hand by the separating element 30.
  • a slidably mounted annular disc 90 is arranged as a valve disc. This is pressed by springs 92 in the direction of the opening of the annular channel 86, wherein a stop restricts the freedom of movement of the annular disc in the direction of the opening.
  • the pressure relief valve 76 operates as follows. At an overpressure in the compression chamber 52 is the subsequent to the pressure passage 68 Connection channel 87 closed by the washer 88 lying between the partition member 30 and the wall 88. As soon as the gas pressure in the compression chamber 52 rises above the response pressure of the pressure relief valve 76 defined by the springs 92, the annular disk 90 shifts in the axial direction A into the annular channel, into which Fig. 2 Position indicated by broken lines. In this position, the annular disk 90, the pressure relief valve 76 is opened and quenching gas can flow freely through the connecting channel 87 and the pressure relief passage 68 adjacent thereto.
  • the piston 56 has a purge passage 66 ', which corresponds to that in connection with Fig. 1 Flushing passage 66 described by means of a designed as a check valve flush valve 74 'is closed.
  • the purge passage 66 leads from the exhaust volume 58 into the compression space 52.
  • intermediate member 48 of the channel 60 is performed in the direction of the longitudinal axis A.
  • the intermediate element 48 has a plurality of circumferentially regularly arranged channels 60.
  • the channel 60 or the channels 60 is / are closable by means of a valve plate of the intermediate valve 62.
  • the valve plate is preferably in turn formed as a circular ring disk.
  • the conductor element 33 is compared to in Fig. 1 shown embodiment in the direction of the longitudinal axis A is formed extended. Between the partition member 30 and the extended portion of the partition member 30, a gap 94 is formed. The overpressure passage 68 opens into this intermediate space 94. From the intermediate space 94, a channel 96 leads into the low-pressure space 72.
  • a third embodiment is in Fig. 3 shown. In essence, this embodiment corresponds to that associated with FIG Fig. 2 described embodiment.
  • the overpressure passage 68 also forms the purge passage 66 in this embodiment, that is, the purge passage 66 and the overpressure passage 68 are formed as a common flow passage 64.
  • the purge passage 66 and the overpressure passage 68 are formed as a common flow passage 64.
  • the flow-through opening 64 can be closed by a two-way valve 98.
  • This two-way valve 98 opens at a negative pressure in the compression chamber 52 relative to the low-pressure chamber 72 and thus acts as a purge valve.
  • the two-way valve 98 acts as a pressure relief valve, the two-way valve 98 opens only at a defined set pressure. As a result, a gas flow from the compression chamber 52 into the low-pressure space 72 is made possible.
  • the two-way valve 98 may be formed as follows.
  • the intermediate element 48 is the same as that associated with Fig. 2 described intermediate element formed with the open annular channel 86. In these opens the flow opening 64, which together with the annular channel 86 form the connecting channel 87. Of course, several flow openings can open into the annular channel 86.
  • a slidably mounted annular disc 90 is arranged in the annular channel 86 in the direction of the longitudinal axis. This is pressed by springs in the direction of the opening of the annular channel 86, wherein a stop restricts the freedom of movement of the annular disc 90 in the direction of the opening of the annular channel 86.
  • the Annular disc 90 has a plurality of spaced from the edge of the annular disc 90 holes 100, through which each one in the direction of the longitudinal axis A extending guide member 102 is guided.
  • the guide element 102 is firmly connected to the intermediate element 48.
  • a stop for a valve plate 104 is formed at the free end of the guide member 102. This valve disk 104 is freely movable on the guide element 102 between the stop and the annular disk 90.
  • the two-way valve 98 operates as follows. In the case of an overpressure in the compression space 52, the connecting channel 87 is closed by the annular disk 90 located between the separating element 30 and the wall 88. The holes 100 of the annular disc are closed by the valve plate 104. As soon as the gas pressure in the compression chamber 52 rises above the setpoint pressure of the two-way valve 98 acting as a pressure relief valve 98, the annular disk 90 moves together with the valve disks 104 in the axial direction A into the annular channel into the in Fig. 2 Position indicated by broken lines. In this position of the annular disk 90 and the valve disks 104, quenching gas can flow out of the compression chamber 52 through the connecting channel 87 into the low-pressure chamber 72.
  • the intermediate element is designed as a prefabricated module which is inserted into the separating element 30.
  • the purge valve, the check valve and the intermediate valve are preferably formed. This allows a particularly compact design of the gas blast switch can be achieved.

Landscapes

  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

Der erfindungsgemässe Druckgasschalter (10) weist einen ersten Kontakt (14) und einen zweiten Kontakt (18) auf, die relativ zueinander entlang einer Längsachse (A) beweglich sind. Um den ersten Kontakt (14) ist ein Blasvolumen (54, 52, 68) angeordnet. Dieses Blasvolumen (54, 52, 68) ist über einen Gaskanal (44) mit einer Lichtbogenzone (40) verbunden, um einen beim Trennen des ersten Kontakts (14) vom zweiten Kontakt (18) entstehenden Lichtbogen zu beblasen. Das Blasvolumen (54, 52, 68) ist radial aussen durch ein Trennelement (30) begrenzt, welches das Blasvolumen (54, 52, 68) von einem Niederdruckraum (72) abtrennt. In radialer Richtung führt vom Niederdruckraum (72) in das Blasvolumen (54, 52, 68) eine einen Gasaustausch ermöglichende Durchströmöffnung (64, 66, 68).

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mittelspannungsschaltertechnik und Hochspannungsschaltertechnik, insbesondere der Leistungsschalter in Energieverteilungsnetzen. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Druckgasschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Stand der Technik
  • Derartige Druckgasschalter sind insbesondere in der Hochspannungstechnik allgemein bekannt.
  • Beispielsweise offenbart WO 98/43265 einen derartigen Druckgasschalter. Dieser weist einen ersten, antreibbaren Lichtbogenkontakt, einen zweiten, feststehenden Lichtbogenkontakt, eine konzentrisch zu diesen verlaufende Nennstrombahn sowie eine Kompressionseinrichtung auf, um Löschgas in einem Blasvolumen zu komprimieren. Das komprimierte Löschgas wird dazu verwendet, einen beim Trennen des ersten Lichtbogenkontakts vom zweiten Lichtbogenkontakt entstehenden Lichtbogen durch Beblasen mit Löschgas zu löschen.
  • Der erste, antreibbare Lichtbogenkontakt ist von einem Schaltrohr getragen. An einem Ausgang dieses Schaltrohres ist ein Auspuffvolumen vorgesehen, in welches das Löschgas nach dem Beblasen des Lichtbogens geleitet wird.
  • Das innerhalb der Nennstrombahn angeordnete Auspuffvolumen steht mit einem Niederdruckraum ausserhalb der Nennstrombahn über Ausblasöffnungen in Verbindung. Weiter ist das Auspuffvolumen durch eine Trennwand von einem Ansaugbereich getrennt, welcher zwischen Blasvolumen und Auspuffvolumen ebenfalls innerhalb der Nennstrombahn angeordnet ist. Dieser Ansaugbereich ist über ein Spülungsventil wie auch über ein Überdruckventil mit dem Blasvolumen verbunden. Durch die Trennwand ist das bewegliche Schaltrohr dicht hindurchgeführt.
  • Dieser bekannte Druckgassschalter löst das Problem, dass im Ansaugbereich ein zumindest nahezu konstanter Gasdruck herrschen sollte, damit der Gasdruck im Auspuffvolumen keinen Einfluss auf die Funktion des Spülungsventils wie auch auf die Funktion des Überdruckventils hat. Als nachteilig erweist sich jedoch, dass die Trennwand innerhalb der Rohrförmig ausgebildeten Nennstrombahn angeordnet ist. Da die Trennwand während des Trennens des ersten Lichtbogenkontakt vom zweiten Lichtbogenkontakt einer hohen Druckdifferenz zwischen Ansaugbereich und Auspuffvolumen ausgesetzt ist, erfordert dies eine stabile Befestigung der Trennwand an einer Innenwandung der Nennstrombahn und eine dichte Durchführung des Schaltrohrs durch diese Trennwand hindurch.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckgasschalter mit einer vereinfachten Bauweise vorzuschlagen, welcher dadurch ebenfalls ein kompakteres Design ermöglicht. Weiter soll der erfindungsgemässe Druckgasschalter eine grosse Zuverlässigkeit aufweisen, insbesondere soll die Funktion des Überdruckventils und/oder des Spülungsventils keine Abhängigkeit vom Gasdruck im Blasvolumen und vom Gasdruck im Auspuffvolumen haben.
  • Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Druckgasschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäss weist der Druckgasschalter eine einen Gasaustausch ermöglichende Durchströmöffnung zwischen dem Niederdruckraum und einem Blasvolumen durch einen Bereich eines Trennelements hindurch auf, welches das Blasvolumen vom Niederdruckraum in radialer Richtung bezüglich der Längsachse des Druckgasschalters abtrennt.
  • Das Blasvolumen ist beispielsweise über einen Kanal mit einer Lichtbogenzone des Druckgasschalters verbunden, durch welchen während einer ersten Phase eines Ausschaltvorgangs aufgeheiztes Löschgas, wie beispielsweise SF6, (Schwefelhexafluorid) von der Lichtbogenzone in das Blasvolumen gelangt. Zu einer darauf folgenden, weiteren Phase strömt Löschgas aus dem Blasvolumen durch den Kanal zur Lichtbogenzone, um einen dort brennenden Lichtbogen zu beblasen. Das Löschgas strömt dann weiter in ein Auspuffvolumen ab.
  • Mittels der Durchströmöffnung kann erreicht werden, dass Löschgas aus dem Niederdruckraum in das Blasvolumen wie auch vom Blasvolumen in den Niederdruckraum strömen kann. Durch die Führung der Durchströmöffnung in radialer Richtung kann der Druckgasschalter in Längsrichtung kompakt gebaut werden. Weiter erweist sich diese Verbindung des Niederdruckraums mit dem Blasvolumen als vorteilhaft, da im Niederdruckraum zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs zumindest annähernd ein konstanter Druck herrscht und das Löschgas im Niederdruckraum nicht ionisiert und kühl ist.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 3 ist das Blasvolumen in einen Kompressionsraum und in einen Heizraum unterteilt, wobei die Durchströmöffnung in den Kompressionsraum mündet. Dadurch kann erreicht werden, dass unverbrauchtes Löschgas sowohl vom Niederdruckraum in den Kompressionsraum wie auch vom Kompressionsraum in den Niederdruckraum strömen kann.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 6 ist ein Spülungsventil in der beziehungsweise an der Durchströmöffnung angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass zum Füllen des Kompressionsraums mit Löschgas dieses aus dem Niederdruckraum in den Kompressionsraum beziehungsweise in das Blasvolumen strömen kann, jedoch nicht in umgekehrter Richtung. Da weiter auf der Seite des Niederdruckraums der Gasdruck zumindest annähernd konstant ist, öffnet das Spülungsventil bei einem vorbestimmten Druck, unabhängig vom Druckverlauf während des Schaltvorgangs.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 7 ist ein Überdruckventil in der beziehungsweise an der Durchströmöffnung angeordnet. Dadurch kann erreicht werden, dass bei einem vorbestimmten Überdruck im Kompressionsraum beziehungsweise im Blasvolumen Löschgas in den Niederdruckraum abströmen kann. Da im Niederdruckraum zumindest annähernd ein konstanter Gasdruck herrscht, öffnet das Überdruckventil bei einem vorgegebenen Ansprechdruck. Dadurch kann erreicht werden, dass kein unerlaubt hoher Druck im Kompressionsraum aufgebaut wird. Dadurch kann verhindert werden, dass die Funktionsweise des Druckgasschalters aufgrund eines zu hohen Gasdrucks im Kompressionsraum beeinträchtigt wird.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 8 sind das Spülungsventil und das Überdruckventil in derselben beziehungsweise an derselben Durchströmöffnung angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des Druckgasschalters wie auch eine einfache Endmontage des Druckgasschalters, da das Spülungsventil und das Überdruckventil als eine Baueinheit vormontiert werden können.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform gemäss Anspruch 9 weist der Druckgasschalter einen durch ein Rückschlagventil verschliessbaren Spülungskanal zwischen Kompressionsraum und dem Auspuffvolumen auf. Weiter weist der Druckgasschalter die Durchströmöffnung zwischen dem Niederdruckraum und dem Blasvolumen beziehungsweise dem Kompressionsraum auf. Durch die Durchströmöffnung kann auf einfachste weise eine Art Überdruckventil realisiert werden, wobei die Durchströmöffnung, falls kein Ventil diese verschliesst, immer offen ist. Durch die Wahl der Geometrie der Durchströmöffnung kann ein Gasdurchfluss durch diese gesteuert werden.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den weiteren abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen rein schematisch:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemässer Druckgasschalter, insbesondere einen Leistungsschalter, welcher zwei Durchströmöffnungen zwischen einem Niederdruckraum und einem Kompressionsraum aufweist, wobei die eine Durchströmöffnung durch ein Spülungsventil und die andere Durchströmöffnung durch ein Überdruckventil verschliessbar ist;
    Fig. 2
    eine Teilansicht des erfindungsgemässen Druckgasschalters gemäss einer zweiten Ausführungsform, welche zum Verschliessen einer zwischen dem Niederdruckraum und dem Kömpressionsraum ausgebildeten Durchströmöffnung ein Überdruckventil aufweist, welches in einer Baugruppe mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Zwischenventil zwischen dem Heizraum und dem Kompressionsraum ausgebildet ist; und
    Fig. 3
    eine Teilansicht des erfindungsgemässen Druckgasschalters gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel, welches zum Verschliessen der Durchströmöffnung zwischen Kompressionsraum und Niederdruckraum das Spülungsventil mit dem Überdruckventil in einem Zwei-Weg-Ventil kombiniert.
  • Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Teile mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind zum Teil nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt einen Druckgasschalter, insbesondere einen Leistungsschalter, gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Derartige Druckgasschalter werden insbesondere in Hochspannungsschaltanlagen verwendet.
  • Der Druckgasschalter 10 weist einen als Rohr 12 ausgebildeten ersten Kontakt 14 auf, der dazu bestimmt ist, mit einem als Stift 16 ausgebildeten zweiten Kontakt 18 zusammen zu wirken. Vorzugsweise sind der erste Kontakt 14 wie auch der zweite Kontakt 18 zumindest an ihren freien Endbereichen aus einem Abbrandbeständigen Material, insbesondere aus Wolfram und Kupfer, gefertigt. Das Rohr 12 und der Stift 16 sind auf einer gemeinsamen Längsachse A angeordnet und relativ zueinander beweglich. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Kontakt 14 bewegbar ausgebildet. Die zugehörige Antriebsanordnung ist nicht gezeigt.
  • Der freie Endbereich 20 des ersten Kontaktes 14 ist als eine Kontakttulpe mit mehreren Kontaktfingern in bekannter Art und Weise ausgebildet. Die freien Endbereiche der Kontaktfinger sind bevorzugt aus dem abbrandbeständigen Material gefertigt.
  • Um den ersten Kontakt 14 herum ist ein eine Hohlzylinderform aufweisendes Trennelement 30 angeordnet, wobei der eine Endbereich 32 dieses Trennelements 30 sich verjüngt. Das freie Ende des verjüngten Endbereichs 32 ist in Richtung der Längsachse A im Wesentlichen mit dem freien Ende des ersten Kontaktes 14 ausgerichtet. In Umfangsrichtung umgreift ein stationäres Leiterelement 33 den anderen Endbereich des Trennelements 30, welcher dem sich verjüngenden Endbereich 32 in Richtung der Längsachse A gegenüberliegt. Eine leitende Verbindung zwischen dem Leiterelement 33 und dem relativ zum Leiterelement 33 beweglichen Trennelement 30 ist durch eine Kontaktfeder 35 hergestellt. Der Kontakt kann anstelle über eine Kontaktfeder beispielsweise auch über einen Gleitkontakt, einen Spiralkontakt, eine Gleittulpe oder einen Rollenkontakt hergestellt sein. Diese ist in eine umlaufende Nute eingelegt, welche im freien Endbereich des Leiterelements 33 radial innenliegend ausgebildet ist.
  • Das Trennelement 30 ist Teil einer in den Figuren nicht gezeigten allgemein bekannten Nennstromkontaktanordnung. Das Trennelement 30 bildet einen ersten Nennstromkontakt und ist elektrisch mit dem ersten Kontakt 14 verbunden. Der zweite Kontakt 18 ist mit einem nicht gezeigten zweiten Nennstromkontakt elektrisch leitend verbunden und ist dazu bestimmt, mit dem ersten Nennstromkontakt, dem Trennelement 30, bei geschlossenem Druckgasschalter zusammen zu wirken.
  • In den verjüngten Endbereich 32 des Trennelements 30 ist ein Düsenkörper 34 angeordnet, wobei der Düsenkörper 34 aus dem Trennelement 30 in Richtung der Längsachse A heraus ragt. Der Düsenkörper 34 ist bevorzugt aus einem Isolierstoff, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, gefertigt. Der Düsenkörper 34 weist vom aus dem Trennelement 30 herausragenden Ende her zunächst eine Düsenöffnung 36 auf, welche sich in Richtung der Längsachse A zum ersten Kontakt 14 hin verjüngt und in einen Düsenkanal 38 übergeht. Der Düsenkanal 38 erweitert sich auf der der Düsenöffnung 36 gegenüberliegenden Seite auf einen Innendurchmesser, der grösser ist als ein Aussendruchmesser der Kontakttulpe des ersten Kontaktes 14, wobei der Innendurchmesser derart gewählt ist, dass die Kontaktfinger der Kontakttulpe ein genügend grosses Spiel haben. Der Bereich innerhalb des Düsenkörpers 34, der zwischen der Kontakttulpe und dem freien Ende liegt, bildet eine Lichtbogenzone 40.
  • In den Düsenkanal 38 mündet ein Gaskanal 44, der die Lichtbogenzone 40 mit einem Heizraum 46 im Inneren des Trennelements 30 verbindet. Dieser Gaskanal 44 ist zum einen dazu bestimmt, Löschgas, welches durch einen Lichtbogen aufgeheizt wird, von der Lichtbogenzone 40 in den Heizraum 46 zu führen. Zum anderen ist der Gaskanal 44 dazu bestimmt, Löschgas aus dem Heizraum 46 zum Beblasen des in der Lichtbogenzone 40 brennenden Lichtbogens in die Lichtbogenzone 40 zu führen. Typischerweise weist der Heizraum 46 ein konstantes Volumen auf.
  • Der Heizraum 46 ist in radialer Richtung durch das Trennelement 30 begrenzt. In Richtung der Düsenöffnung 36 ist der Heizraum ebenfalls durch das Trennelement 30 wie auch durch den Düsenkörper 34 begrenzt. In entgegengesetzter Richtung zur Düsenöffnung 36 ist der Heizraum 46 durch ein zwischenwandartiges Zwischenelement 48 begrenzt. Das erste Kontaktelement 14 ist durch das Zwischenelement 48 dicht hindurch geführt. Das Zwischenelement 48 ist vorzugsweise formschlüssig am Trennelement 30 gehalten. Es kann ebenfalls formschlüssig am ersten Kontakt 14 befestigt sein.
  • Durch das Zwischenelement 48 wird ein Innenraum des Trennelements 30 in den Heizraum 46 und in einen Kompressionsraum 52 unterteilt. Das Innere des Trennelements 30 - der Heizraum 46 und der Kompressionsraum 52 - bilden zusammen ein Blasvolumen 54. Der Kompressionsraum 52 wird auf der dem Zwischenelement 48 gegenüberliegenden Seite durch einen Kolben 56 begrenzt, der im vorliegenden Fall ortsfest angeordnet ist. Der Kolben 56 ist Teil einer Zylinder-Kolben-Anordnung, wobei der Hohlraum dieser Zylinder-Kolben-Anordnung durch den Kompressionsraum 52 gebildet ist.
  • Der Kolben 56 weist eine Durchgangsöffnung für den ersten Kontakt 14 auf. Zwischen dem Kolben 56 und dem ersten Kontakt 14 ist eine Dichtung 80 in eine im Kolben umlaufende Nute eingelegt, um einen Spalt zwischen dem ersten Kontakt 14 und dem Kolben 56 abzudichten. Weiter bildet die Dichtung 80 auch eine Führung für den ersten Kontakt 14. Der Kolben 56 ist gegen das Trennelement 30 mittels einer weiteren Dichtung 82 abgedichtet, welche in eine weitere umlaufende Nute im Kolben 56 eingelegt ist.
  • Auf der dem Kompressionsraum 52 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 56 liegt innerhalb des Leiterelements 33 ein Auspuffvolumen 58. Dieses ist durch einen im Rohr 12 ausgebildeten Strömungskanal 59 mit der Lichtbogenzone 40 verbunden, sodass Löschgas, welches aus dem Heizraum 46 durch den Gaskanal 44 hindurch in die Lichtbogenzone 40 strömt, durch den Strömungskanal 59 in das Auspuffvolumen 58 abströmen kann. Während einer Hochstromphase kann Löschgas auch direkt aus der Lichtbogenzone 40 in das Auspuffvolumen 58 strömen.
  • Durch das Zwischenelement 48 führt vom Kompressionsraum 52 in den Heizraum 46 ein Kanal 60, der derart durch ein als Rückschlagventil ausgebildetes Zwischenventil 62 verschliessbar ist, sodass bei einem Überdruck im Kompressionsraum 52 relativ zum Heizraum 46 Löschgas vom Kompressionsraum 52 in den Heizraum 46 strömt. Bei einem Überdruck im Heizraum 46 relativ zum Kompressionsraum 52 schliesst das Zwischenventil 62.
  • Erfindungsgemäss führt in radialer Richtung ein eine Durchströmöffnung 64 bildender Spülungsdurchlass 66 und ein ebenfalls eine Durchströmöffnung 64 bildender Überdruckdurchlass 68 vom Kompressionsraum 52 in einen an das Trennelement 30 radial aussen angrenzenden Niederdruckraum 72. Der Niederdruckraum 72 umgibt die Nennstromkontaktanordnung. Im Niederdruckraum 72 herrscht zumindest annähernd während eines Schaltvorgangs des Druckgasschalters 10 ein konstanter Gasdruck, der vorzugsweise im Bereich von 3-7 Bar liegt.
  • Der Niederdruckraum 72, ist durch eine nicht gezeigte Umhüllung des Druckgasschalters begrenzt und über eine Gasrückführung mit dem Auspuffvolumen 58 verbunden.
  • Der Spülungsdurchlass 66 kann mittels eines als Rückschlagventil ausgebildeten Spülungsventils 74 derart verschliessbar sein, sodass bei einem Unterdruck im Kompressionsraum 52 relativ zum Niederdruckraum 72 das Spülungsventil 74 öffnet und ansonsten schliesst.
  • Der Überdruckdurchlass 68 kann mittels eines Überdruckventils 76 verschliessbar sein, welches bei einem definierten Überdruck im Kompressionsraum 52 relativ zum Niederdruckraum 72 öffnet, um einen allfälligen Überdruck im Kompressionsraum 52 ab zu bauen.
  • Selbstverständlich können auch mehrer Spülungsdurchlässe 66 vorgesehen sein, die jeweils mittels eines Spülungsventils 74 verschliessbar sind. Ebenso können mehrer Überdruckdurchlässe 68 vorgesehen sein, die jeweils mittels eines Überdruckventils 76 verschliessbar sind.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Druckgasschalter arbeitet wie folgt. Zunächst wird die Nennstromkontaktanordnung geöffnet. Darauf folgend wird die durch den ersten Kantakt 14 und den zweiten Kontakt 18 gebildeten Kontaktanordnung getrennt, wodurch wegen des Stromflusses durch die Kontaktanordnung ein Lichtbogen in der Lichtbogenzone 40 zündet. Dadurch wird Löschgas aufgeheizt. Dieses strömt anfänglich durch den Gaskanal 44 in den Heizraum 46. Beim Öffnen der Kontaktanordnung wird zudem durch die Bewegung des Trennelements 30 zusammen mit dem ersten Kontakts 14 in Richtung der Längsachse A weg vom zweiten Kontakt 18 der Kompressionsraum 52 verkleinert, wodurch der Gasdruck in diesem steigt. Falls der Gasdruck im Kompressionsraum 52 grösser ist als im Heizraum 46, öffnet das Zwischenventil 62, wodurch Löschgas durch den Kanal 60 hindurch aus dem Kompressionsraum 52 in den Heizraum 46 einströmt und in diesem den Gasdruck weiter erhöht. Sobald der Gasdruck in der Lichtbogenzone 40 abnimmt, strömt Löschgas aus dem Heizraum 46 durch den Gaskanal 44 in die Lichtbogenzone 40 und bebläst den Lichtbogen, welcher dadurch gelöscht wird.
  • Falls jedoch wegen eines starken Stromflusses, beispielsweise ausgelöst durch einen Erdschluss, der Gasdruck im Heizraum 46 rasch auf einen hohen Wert ansteigt, kann die Situation auftreten, dass im Heizraum 46 während des Trennvorgangs der Kontaktanordnung das Zwischenventil 62 geschlossen bleibt, oder zumindest über eine längere Zeitspanne während des Trennvorgangs geschlossen ist. Dadurch kann das Löschgas aus dem Kompressionsraum 52 nicht in den Heizraum 46 abströmen. Bei erreichen eines vorbestimmten Gasdrucks im Kompressionsvolumen 52 öffnet nun das Überdruckventil 76, wodurch Löschgas durch den Überdruckdurchlass 68 in den Niederdruckraum 72 abströmen kann. Da im Niederdruckraum 72, insbesondere während des Trennvorgangs, ein zumindest nahezu konstanter Gasdruck herrscht, ist der Maximaldruck im Kompressionsraum 52 durch den Ansprechdruck des Überdruckventils 76 definiert. Dadurch kann erreicht werden, dass eine notwendige Kraft zum Öffnen der Kontaktanordnung, insbesondere zum Einfahren des Trennelements 30 zusammen mit dem ersten Kontakt 14 in das Leiterelement 33 hinein, eine Maximalkraft nicht übersteigt. Dadurch kann die Antriebsanordnung derart ausgelegt werden, dass die Kontaktanordnung auch bei hohem Stromfluss zuverlässig getrennt werden kann.
  • Das zum Beblasen des Lichtbogens in der Lichtbogenzone 40 verwendete Löschgas strömt einerseits durch den Strömungskanal 59 in das Auspuffvolumen 58 und andererseits durch die Düsenöffnung 36 ab. Im Auspuffvolumen 58 wird das heisse Löschgas gekühlt. Ein Gasaustausch zwischen Auspuffvolumen 58 und Niederdruckraum 72 kann über eine nicht gezeigt Gasrückführung erfolgen.
  • Beim schliessen der Kontaktanordnung vergrössert sich das Volumen des Kompressionsraums 52, wodurch in diesem im Vergleich zum Niederdruckraum 72 wie auch zum Heizraum 46 ein Unterdruck entsteht. Dadurch öffnet sich das Spülungsventil 74, welches den Spülungsdurchlass 66 zum Einströmen von Löschgas aus dem Niederdruckraum 72 in den Kompressionsraum 52 frei gibt. Sobald der Gasdruck im Kompressionsvolumen 52 über den Gasdruck im Niederdruckraum 72 ansteigt, schliesst das Spülungsventil 74.
  • In einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1 wird auf das Überdruckventil 76 am Überdruckdurchlass 68 verzichtet. Durch den lichten Durchmesser des Überdruckdurchlass 68 kann dennoch der Löschgasfluss durch den Überdruckdurchlass 68, insbesondere bei einem Überdruck im Kompressionsraum 52 relativ zum Niederdruckraum 72, gesteuert werden. Folglich kann beim Trennen des ersten Kontakts 14 vom zweiten Kontakt 18, wobei gleichzeitig das Volumen des Kompressionsraums 52 verringert wird, Löschgas aus dem Kompressionsraum 52 in den Niederdruckraum 72 abströmen. Folglich kann der Gasdruck im Kompressionsraum 52 nicht beliebig ansteigen.
  • In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Druckgasschalters gezeigt. Im Wesentlichen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem in Fig. 1 dargestellten Druckgasschalter 10. Es wird hier nur auf die Unterschiede eingegangen.
  • Das Trennelement 30 weist in dieser Ausführungsform nur die Durchströmöffnung 64 auf, welche den Überdruckdurchlass 68 bildet und mittels des Überdruckventils 76 verschliessbar ist. Vorzugsweise weist das Trennelement 30 mehrer mittels eines oder mehreren Überdruckventilen 76 verschliessbare Überdruckdurchlässe 68 auf. Vorzugsweise sind am Trennelement 30 zwischen 4-8 Überdruckdurchlässe 68 ausgebildet. Die Überdruckdurchlässe 68 können auch als Schlitze ausgebildet sein.
  • Das in Fig. 2 gezeigte Zwischenelement 48 ist einstückig mit dem Rohr 12 des ersten Kontakts 14 ausgebildet. Selbstverständlich kann das Zwischenstück und das Rohr 12 auch aus mehreren Einzelelementen bestehend ausgebildet sein.
  • Um das Überdruckventil 76 auszubilden, weist das Zwischenelement 48 einen in Richtung des Kolbens 56 offenen Ringkanal 86 auf, in welchen der Überdruckdurchlass 68 in radialer Richtung mündet. Der Ringkanal bildet zusammen mit dem Überdruckdurchlass 68 einen Verbindungskanal 87. Der Ringkanal 86 ist in radialer Richtung einerseits durch eine am Zwischenelement 48 ausgebildete Wand 88 und andererseits durch das Trennelement 30 begrenzt. Im Ringkanal 86 ist eine in Richtung Längsachse A verschiebbar gelagerte Ringscheibe 90 als Ventilscheibe angeordnet. Diese wird von Federn 92 in Richtung der Öffnung des Ringkanals 86 gepresst, wobei ein Anschlag die Bewegungsfreiheit der Ringscheibe in Richtung der Öffnung beschränkt.
  • Das Überdruckventil 76 arbeitet wie folgt. Bei einem Überdruck im Kompressionsraum 52 ist der an den Überdruckdurchlass 68 anschliessende Verbindungskanal 87 durch die zwischen dem Trennelement 30 und der Wand 88 liegende Ringscheibe 90 verschlossen. Sobald der Gasdruck im Kompressionsraum 52 über den durch die Federn 92 definierten Ansprechdruck des Überdruckventils 76 ansteigt, verschiebt sich die Ringscheibe 90 in Axialrichtung A in den Ringkanal hinein, in die in Fig. 2 mit durchbrochenen Linien angedeutete Stellung. In dieser Stellung der Ringscheibe 90 ist das Überdruckventil 76 geöffnet und Löschgas kann ungehindert durch den Verbindungskanal 87 und den daran angrenzenden Überdruckdurchlass 68 abströmen.
  • Der Kolben 56 weist einen Spülungsdurchlass 66' auf, welcher entsprechend dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Spülungsdurchlass 66 mittels eines als Rückschlagventil ausgebildeten Spülungsventils 74' verschliessbar ist. Der Spülungsdurchlass 66 führt vom Auspuffvolumen 58 in den Kompressionsraum 52.
  • Durch das am ersten Kontakt 14 angeordnete Zwischenelement 48 ist der Kanal 60 in Richtung der Längsachse A durchgeführt. Vorzugsweise weist das Zwischenelement 48 mehrere, in Umfangsrichtung regelmässig angeordnete Kanäle 60 auf. Der Kanal 60 beziehungsweise die Kanäle 60 ist / sind mittels eines Ventilblechs des Zwischenventils 62 verschliessbar. Das Ventilblech ist vorzugsweise wiederum als Kreisringscheibe ausgebildet.
  • Das Leiterelement 33 ist im Verglich zum in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der Längsachse A verlängert ausgebildet. Zwischen dem Trennelement 30 und dem verlängerten Abschnitt des Trennelements 30 ist ein Zwischenraum 94 ausgebildet. Der Überdruckdurchlass 68 mündet in diesen Zwischenraum 94. Vom Zwischenraum 94 führt ein Kanal 96 in den Niederdruckraum 72.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Im Wesentlichen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Der Überdruckdurchlass 68 bildet in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls den Spülungsdurchlass 66, das heisst, der Spülungsdurchlass 66 und der Überdruckdurchlass 68 sind als eine gemeinsame Durchströmöffnung 64 ausgebildet. Auf den in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Spülungsdurchlass durch den Kolben 56 hindurch wird in diesem Ausführungsbeispiel verzichtet.
  • Die Durchströmöffnung 64 ist durch ein Zwei-Weg-Ventil 98 verschliessbar. Dieses Zwei-Weg-Ventil 98 öffnet bei einem Unterdruck im Kompressionsraum 52 relativ zum Niederdruckraum 72 und wirkt folglich als Spülungsventil. Bei Überdruck im Kompressionsraum 52 relativ zum Niederdruckraum 72 wirkt das Zwei-Weg-Ventil 98 als Überdruckventil, wobei das Zwei-Weg-Ventil 98 erst bei einem definierten Ansprechdruck öffnet. Dadurch ist ein Gasfluss vom Kompressionsraum 52 in den Niederdruckraum 72 ermöglicht.
  • Das Zwei-Weg-Ventil 98 kann wie folgt ausgebildet sein. Das Zwischenelement 48 ist gleich wie das im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene Zwischenelement mit dem offenen Ringkanal 86 ausgebildet. In diesen mündet die Durchströmöffnung 64, welche zusammen mit dem Ringkanal 86 den Verbindungskanal 87 bilden. Selbstverständlich können auch mehrer Durchströmöffnungen in den Ringkanal 86 münden. Im Ringkanal 86 ist die in Richtung der Längsachse A verschiebbar gelagerte Ringscheibe 90 angeordnet. Diese wird von Federn in Richtung der Öffnung des Ringkanals 86 gepresst, wobei ein Anschlag die Bewegungsfreiheit der Ringscheibe 90 in Richtung der Öffnung des Ringkanals 86 beschränkt. Die Ringscheibe 90 weist mehrer, vom Rand der Ringscheibe 90 beabstandete Löcher 100 auf, durch welche je ein in Richtung der Längsachse A verlaufendes Führungselement 102 hindurch geführt ist. Das Führungselement 102 ist fest mit dem Zwischenelement 48 verbunden. Am freien Ende des Führungselements 102 ist ein Anschlag für einen Ventilteller 104 ausgebildet. Dieser Ventilteller 104 ist auf dem Führungselement 102 zwischen dem Anschlag und der Ringscheibe 90 frei beweglich.
  • Das Zwei-Weg-Ventil 98 arbeitet wie folgt. Bei einem Überdruck im Kompressionsraum 52 ist der Verbindungskanal 87 durch die zwischen dem Trennelement 30 und der Wand 88 liegende Ringscheibe 90 verschlossen. Die Löcher 100 der Ringscheibe sind durch die Ventilteller 104 verschlossen. Sobald der Gasdruck im Kompressionsraum 52 über den durch die Federn 92 definierten Ansprechdruck des als Überdruckventil wirkenden Zwei-Weg-Ventils 98 ansteigt, verschiebt sich die Ringscheibe 90 zusammen mit den Ventilscheiben 104 in Axialrichtung A in den Ringkanal hinein in die in Fig. 2 mit durchbrochenen Linien angedeutet Stellung. In dieser Stellung der Ringscheibe 90 und der Ventilscheiben 104 kann Löschgas aus dem Kompressionsraum 52 durch den Verbindungskanal 87 hindurch in den Niederdruckraum 72 abströmen.
  • Falls im Kompressionsraum 52 im Vergleich zum Niederdruckraum 72 ein Unterdruck herrscht (dieser Fall ist in Fig. 3 dargestellt), öffnet das Zwei-Weg-Ventil 98, indem die Ventilscheiben 104 von der Ringscheibe sich aufgrund des Druckunterschieds entfernen. Dadurch werden die Löcher 100 der Ringscheibe freigegeben, wodurch Löschgas vom Niederdruckraum 72 in den Kompressionsraum 52 einströmen kann.
  • Besonders bevorzugt wird das Zwischenelement als eine vorgefertigte Baugruppe ausgebildet, die in das Trennelement 30 eingesetzt wird. Am Zwischenelement sind bevorzugt das Spülungsventil, das Rückschlagventil wie auch das Zwischenventil ausgebildet. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise des Druckgasschalters erzielt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Druckgasschalter
    12
    Rohr
    14
    erster Kontakt
    16
    Stift
    18
    zweiter Kontakt
    20
    freies Ende
    30
    Trennelement
    32
    Endbereich
    33
    Leiterelement
    34
    Düsenkörper
    35
    Kontaktfeder
    36
    Düsenöffnung
    38
    Düsenkanal
    40
    Lichtbogenzone
    44
    Gaskanal
    46
    Heizraum
    48
    Zwischenelement
    52
    Kompressionsraum
    54
    Blasvolumen
    56
    Kolben
    58
    Auspuffvolumen
    59
    Strömungskanal
    60
    Kanal
    62
    Zwischenventil
    64
    Durchströmöffnung
    66, 66'
    Spülungsdurchlass
    68
    Überdruckdurchlass
    72
    Niederdruckraum
    74, 74'
    Spülungsventil
    76
    Überdruckventil
    80, 82
    Dichtung
    86
    Ringkanal
    88
    Wand
    90
    Ringscheibe
    92
    Federn
    94
    Zwischenraum
    96
    Kanal
    98
    Zwei-Weg-Ventil
    100
    Löcher
    102
    Führungselement
    104
    Ventilteller
    A
    Längsachse

Claims (15)

  1. Druckgasschalter mit einem ersten Kontakt (14) und einem zweiten Kontakt (18), der dazu bestimmt ist, mit dem ersten Kontakt (14) eine elektrisch leitende, wieder trennbare Verbindung herzustellen, wobei der erste Kontakt (14) und der zweite Kontakt (18) relativ zueinander entlang einer Längsachse (A) beweglich sind, mit einem Blasvolumen (54; 52, 46), welches mit einer Lichtbogenzone (40) strömungsverbunden ist und dazu bestimmt ist, einen Druckaufbau zum Beblasen eines Lichtbogens mit Löschgas zu ermöglichen, einem Auspuffvolumen (58), welches dazu bestimmt ist, heisse Gasse aufzunehmen und zu kühlen, einem durch ein Trennelement (30) vom Blasvolumen (54) abgetrennten Niederdruckraum (72), in welchem zumindest annähernd während eines Schaltvorganges ein konstanter Gasdruck herrscht, gekennzeichnet durch eine einen Gasaustausch ermöglichende Durchströmöffnung (64, 66, 68) zwischen dem Niederdruckraum (72) und dem Blasvolumen (54; 52, 46) durch einen Bereich des Trennelements (30) hindurch, der das Blasvolumen (54; 52, 46) in radialer Richtung bezüglich der Längsachse (A) vom Niederdruckraum (72) abtrennt.
  2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (30 beweglich ist, wobei dieses beim Öffnen und beim Schliessen der trennbaren Verbindung bewegt wird.
  3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Blasvolumen (54, 46, 52) ein Zwischenelement (48) angeordnet ist, welches das Blasvolumen (54; 46, 52) in einen direkt mit der Lichtbogenzone verbundenen Heizraum (46) und einen Kompressionsraum (52) unterteilt, wobei die Durchströmöffnung (64, 66, 68) in den Kompressionsraum (52) mündet.
  4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (64, 66, 68) unmittelbar in den Niederdruckraum (72) mündet.
  5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (66, 68) als Verbindungskanal (87) ausgebildet ist.
  6. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der bzw. an die Durchströmöffnung (64, 66) ein als Rückschlagventil ausgebildeten Spülungsventils (74) angeordnet ist, welches offen ist, falls der Gasdruck auf der Seite des Niederdruckraums (72) höher ist.
  7. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der bzw. an die Durchströmöffnung (64, 66, 68) ein Überdruckventil (76) angeordnet ist, welches bei einem definierten Unterdruck auf der Seite des Niederdruckraums (72) öffnet.
  8. Druckgasschalter nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülungsventil (74) und das Überdruckventil (76) in derselben bzw. an dieselbe Durchströmöffnung (64) angeordnet sind.
  9. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kompressionsraum (52) und Auspuffvolumen (58) ein Spülungsdurchlass (66') ausgebildet ist, welcher mittels eines als Rückschlagventil ausgebildeten Spülungsventils (74') verschliessbar ist, wobei das Spülungsventil (74') bei einem Überdruck im Kompressionsraum (52) relativ zum Auspuffvolumen (58) geschlossen ist.
  10. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kompressionsraum (52) und dem Heizraum (46) ein einen Gasdurchfluss vom Kompressionsraum (52) in den Heizraum (46) ermöglichender Kanal (60) ausgebildet ist, der bevorzugt mittels eines als Rückschlagventil ausgebildeten Zwischenventil (62) verschliessbar ist, wobei das Zwischenventil (62) bei einem Überdruck im Heizraum (46) relativ zum Kompressionsvolumen (52) schliesst.
  11. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (76) und / oder das Spülungsventil (74) in radialer Richtung zwischen dem Trennelement (30) und der Längsachse (A) des Druckgasschalters angeordnet sind beziehungsweise ist.
  12. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmöffnung (66) und der Kanal (60) in einer gemeinsamen Baugruppe ausgebildet sind.
  13. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Auspuffvolumen (58) in Längsrichtung (A) an das Blasvolumen (54, 52, 46) auf der der Lichtbogenzone (40) gegenüberliegenden Seite angrenzt und ein Kolben (56) einer Zylinder-Kolben-Anordnung das Blasvolumen dicht vom Auspuffvolumen (58) abtrennt, wobei das Trennelement (30) durch den Zylinder der Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet ist.
  14. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Auspuffvolumen (58) über eine Gasrückführung mit dem Niederdruckraum (72) verbunden ist.
  15. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckraum (72) bezüglich einer Längsachse (A) des Druckgasschalters radial ausserhalb des Blasvolumens (54; 52, 46) angeordnet ist.
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