[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit zwei feststehenden düsenförmigen
Schaltstücken, die in der Einschaltstellung durch ein hohlzylindrisches bewegliches
Schaltstück überbrückt sind, und mit einer aus einem Kolben und einem beweglichen
Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, wobei der Zylinder mit dem beweglichen Schaltstück
gekoppelt ist und im Verlauf des Ausschaltvorganges vom einen der feststehenden Schaltstücke
abläuft und mit einem den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken
im Verlauf des Ausschaltvorganges vermindernden ringförmigen Isolierstoffkörper versehen
ist.
[0002] Aus der DE-AS 24 38 017 ist ein derartiger Druckgasschalter bekannt, bei dem der
ringförmige Isolierstoffkörper als mantelseitig gelochtes Isolierstoffrohr ausgebildet
ist, das während der Löschphase den Lichtbogenbrennraum unmittelbar umschließt und
mit dem beweglichen Teil der Blaseinrichtung, dem Blaszylinder, gekoppelt ist. Das
Rohr ist einerseits mit dem das eine feststehende Schaltstück umschließenden Blaszylinderboden
und andererseits mit dem freien Ende des Überbrückungsschaltstückes verbunden. Da
die Löschung des zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken gezogenen Lichtbogens
erfolgt sein muß, bevor der Blaszylinderboden und damit der ringförmige Körper die
Trennstrecke zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken verlassen hat, wird die
geöffnete Trennstrecke durch Isolierstoffteile überbrückt, die die dielektrische Festigkeit
des gelöschten Kontaktsystems beeinträchtigen können.
[0003] Verzichtet man dagegen auf einen den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden
Schaltstücken im Verlaufe des Ausschaltvorganges vermindernden ringförmigen Isolierstoffkörper,
so wird der Gasdurchsatz durch die gastechnisch als Ringspalt ausgebildete Trennstrecke
unverhältnismäßig groß. Dies führt zur Notwendigkeit von entsprechend groß dimensionierten
Blaseinrichtungen und Abströmquerschnitten.
[0004] Es ergibt sich nämlich bei Blaskolbenschaltern, die nur ein geringes Kompressionsvolumen
für das Löschgas aufweisen, noch ein weiteres Problem. Bei vorgegebenem Strom bildet
sich zwischen den Lichtbogenelektroden eine Lichtbogensäule aus, die eine in erster
Näherung stromproportionale Dicke aufweist. Hierfür müssen die zum Einlauf des Lichtbogens
bestimmten hohlen düsenförmigen Schaltstücke in ihrem inneren Durchmesser dimensioniert
sein. Für eine sichere Lichtbogenlöschung ist damit der Durchmesser der düsenförmigen
Schaltstücke weitgehend festgelegt.
[0005] Unabhängig davon muß die Trennstrecke aber auch zwischen den geöffneten Schaltstücken
nach der Lichtbogenlöschung eine so große dielektrische Festigkeit aufweisen, daß
eine Wiederzündung des Lichtbogens ausgeschlossen ist. Dies bedingt einen so großen
Abstand zwischen den feststehenden düsenförmigen Schaltstücken bzw. eine so große
Länge der Trennstrecke, daß bei höheren Spannungen die radiale Gasströmungsgeschwindigkeit
in der Trennstrecke wesentlich geringer wird als in den Düsen der feststehenden Schaltstücke.
Dies kann zu einem unerwünschten radial nach außen gerichteten Auswandern des Lichtbogens
führen. Auch aus diesem Grund ist bei Blaskolbenschaltern für höhere Spannungen und
großen Strömen ein den Anströ-=querschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken
vermindernder Isolierstoffkörper vorteilhaft.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter der eingangs genannten
Art anzugeben, bei dem der ringförmige Isolierstoffkörper zu keiner Beeinträchtigung
der dielektrischen Festigkeit der Trennstrecke führt und zu einer Verbesserung des
Schaltverhaltens bei kapazitiven Strömen beiträgt.
[0007] Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß der Isolierstoffkörper eine axiale
Erstreckung aufweist, die geringer als die Länge der Trennstrecke zwischen den feststehenden
Schaltstücken ist und etwa in der Mitte zwischen dem Zylinderboden und dem freien
Ende des beweglichen Schaltstückes angeordnet ist.
[0008] Durch Anwendung der Erfindung wird der Gasdurchsatz im Anströmgebiet der Trennstrecke
so gesteuert, daß die radiale Strömungsgeschwindigkeit des Löschgases in der Trennstrecke
und die axiale Strömungsgeschwindigkeit in den düsenförmigen Schaltstücken unter Berücksichtigung
der Dichteänderung annähernd gleich sind. Der Gasdurchsatz ist damit in vorteilhafter
Weise optimiert.
[0009] Der ringförmige Körper kann in Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zumindest teilweise
aus einem Material bestehen, das unter Lichtbogenbeanspruchung zusätzliches Löschgas
abgibt. Dabei kann die axiale Erstreckung des ringförmigen Körpers etwa die Hälfte
der Trennstrecke betragen. Der ringförmige Körper ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung von einer als Zwischenboden ausgebildeten sie.bartigen Wand getragen,
die sich quer zur Achse des Zylinders erstreckt. Die Durchtrittsöffnungen der siebartigen
Wand müssen dabei insgesamt mindestens so groß wie der Abströmquerschnitt durch die
Düsen sein.
[0010] Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckgasschalters
beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.
[0011] Der in Fig. 1 schematisch in einem Schnitt dargestellte Druckgasschalter enthält
nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile, z. B. ohne den Antrieb
und die die Schaltkammer tragenden Stützisolatoren. Im Innern einer Schaltkammer 1,
die aus Isolierstoff besteht, befindet sich als gasförmiges Lösch- und Isoliermittel
Schwefelhexafluorid unter einem Druck von beispielsweise 6 bar. Die Schaltkammer 1
umschließt zwei feststehende düsenförmige Schaltstücke 2, 3, die in der rechts der
Mittellinie 4 dargestellten Einschaltstellung von einem hohlzylindrischen beweglichen
Schaltstück 5 überbrückt sind. In der links der Mittellinie 4 dargestellten Ausschaltstellung
ist die Trennstrecke a zwischen den Schaltstücken 2 und 3 frei. Der Druckgasschalter
weist eine aus einem feststehenden Kolben 6 und einem beweglichen Zylinder 7 bestehende
Blaseinrichtung auf, die im Verlauf der Ausschaltbewegung Löschgas komprimiert und
durch den von den Schaltstücken 2 und 3 im Bereich der Trennstrecke gebildeten Ringspalt
in das Innere der Schaltstücke 2,.3 abführt. Vom Augenblick der Trennung des beweglichen
Schaltstückes 5 vom feststehenden Schaltstück 2 an wird die Trennstrecke und damit
der für den Gasdurchsatz wirksame Querschnitt erhöht, bis ein ringförmiger Körper
8 den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken 2 und 3 vermindert.
Hierzu hat der ringförmige Körper 8 eine axiale Erstrekkung, die geringer als die
Länge a der Trennstrecke zwischen den Schaltstücken 2 und 3 ist. Er ist etwa in der
Mitte zwischen dem Zylinderboden 9 und dem freien Ende 10 des beweglichen Schaltstückes
5 angeordnet. Der ringförmige Körper hat vorzugsweise eine axiale Erstreckung, die
etwa die Hälfte der Trennstrecke a beträgt. Er wird von einer als Zwischenboden ausgebildeten
Hand 11 getragen, die sich quer zur Achse 4 des Zylinders 7 erstreckt. Die Wand 11
ist siebartig ausgebildet und für den Durchtritt von Kolbenteilen 12 geeignet, um
eine Erhöhung des der Kompression schädlichen Raumes zu begrenzen. In Abhängigkeit
vom Weg, den das bewegliche Schaltstück 5 während der Ausschaltbewegung zurücklegt,
ergibt sich, über der Zeit aufgetragen, die in Fig. 2 dargestellte Kurve für die wirksame
freie Spaltbreite im Bereich der Trennstrecke.
[0012] Es ist damit möglich, bei gleichem Strom und dementsprechend gleich dicker Lichtbogensäule
beim Ausschaltvorgang die Länge der Trennstrecke zu erhöhen, d. h. eine Unterbrechereinheit
für eine höhere Nennspannung auszulegen, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch eine
geringere radiale Strömungsgeschwindigkeit die Beblasung des Lichtbogens vermindert
und hierdurch eine Auswanderbewegung des Lichtbogens zu befürchten ist.
1. Druckgasschalter mit zwei feststehenden düsenförmigen Schaltstücken, die in der
Einschaltstellung durch ein hohlzylindrisches bewegliches Schaltstück überbrückt sind,
und mit einer aus einem Kolben und einem beweglichen Zylinder bestehenden Blaseinrichtung,
wobei der Zylinder mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelt ist und im Verlauf des
Ausschaltvorganges vom einen der feststehenden Schaltstücke abläuft und mit einem
den Anströmquerschnitt zwischen den feststehenden Schaltstücken im Verlauf des Ausschaltvorganges
vermindernden ringförmigen Isolierstoffkörper versehen ist, dadurch gekennzeichnet
, daß der Isolierstoffkörper (8) eine axiale Erstreckung aufweist, die geringer als
die Länge (a) der Trennstrecke zwischen den feststehenden Schaltstücken (2, 3) ist
und etwa in der Mitte zwischen dem Zylinderboden (9) und dem freien Ende (10) des
beweglichen Schaltstückes (5) angeordnet ist.
2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der ringförmige
Isolierstoffkörper (8) zumindest teilweise aus einem unter Lichtbogenbeanspruchung
zusätzliches Löschgas abgebenden Material besteht.
3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die axiale
Erstreckung des ringförmigen Isolierstoffkörpers (8) etwa die Hälfte der Trennstrecke
(a) beträgt.
4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß
der ringförmige Isolierstoffkörper (8) von einer als Zwischenboden ausgebildeten siebartigen
Wand (11) getragen ist, die sich quer zur Achse (4) des Zylinders (7) erstreckt.