DE638424C

DE638424C - Device for extinguishing alternating current interruption arcs, in particular in switches and fuses

Info

Publication number: DE638424C
Application number: DES110810D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1933-08-31
Filing date: 1933-08-31
Publication date: 1936-11-14

Description

Der Lichtbogen hat die Eigenschaft, einem löschenden Flüssigkeitsstrahl auszuweichen. Um dies zu verhindern, wurde schon vorgeschlagen, den Lichtbogen mit dem Lösch-S strahl in einer Hülle zu führen.The arc has the property of avoiding an extinguishing jet of liquid. To prevent this, it has already been suggested to use the extinguishing S to lead beam in a sheath.

Die. Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Löschen der Wechselstromunterbrechungslichtbögen in Schaltern, Sicherungen o. dgl., bei welcher der Lichtbogen und ein strömendes Löschmittel in einer Hülle gemeinsam geführt sind und als Löschmittel ein Gemisch eines Gases mit einer Flüssigkeit dient, welches während des Löschvorganges von außen der Hülle so zugeführt wird, daß der Lichtbogen dem Eindringen des Löschmittels nicht ausweichen kann. Es ist bereits vorgeschlagen worden, als Löschmittel ein Gemisch eines Gases mit einer nebeiförmig darin verteilten Flüssigkeit zu benutzen. Bei den bekannten Einrichtungen wird die Flüssigkeit durch strömendes Druckgas, meist durch Injektorwirkung, aus einem Behälter angesaugt und tritt aus feinen Düsenöffnungen aus.The. The invention relates to a device for extinguishing the alternating current interruption arcs in switches, fuses or the like, in which the arc and a flowing extinguishing agent are guided together in a shell and as an extinguishing agent a mixture of a gas with a liquid is used, which is used during the extinguishing process is fed from the outside of the envelope in such a way that the arc cannot avoid the penetration of the extinguishing agent. It has already been proposed as an extinguishing agent a mixture of a gas with a to use liquid distributed in a foggy shape. With the known institutions the liquid is made of a flowing pressurized gas, usually by injector effect Container sucked in and emerges from fine nozzle openings.

Die Erfindung besteht darin, daß an einer Stelle der Löschmittelleitung zu der lichtbogenführenden Hülle, die um den Mischungsweg von der Hülle entfernt ist, die Flüssigkeit durch eine unter einem Überdruck stehende Flüssigkeitsleitung in den Gasstrom eingeführt wird. Hierdurch erhält man eine für die Lichtbogenlöschung und für die ganze Bauweise der Unterbrechungseinrichtung vorteilhafte Löschmittelmischung, da sich der Überdruck der Flüssigkeit, mit welchem sie in das strömende Druckgas eingeführt wird, an der Einführungsstelle in Geschwindigkeit umsetzt und dadurch an der Mischungsstelle eine gute räumliche Verteilung der Flüssigkeit in dem Gas entsteht. Eine gute räumliehe Verteilung der Flüssigkeit in dem Gas ist aber eine Voraussetzung für die gute Löschwirkung des Löschmittels, da dann in jeder Raumeinheit des Löschmittels die Flüssigkeit in Form von Teilchen, daher mit sehr großer gesamter kühlender Oberfläche, vorhanden ist und außerdem das ganze Löschmittelgemisch so trägheitslos strömt und solche Volumelastizität besitzt, wie ein gewöhnliches Gas. Der Mischungsweg kann kurzgehalten werden und es ist auch bei Anwendung einer nicht isolierenden Flüssigkeit eine gute Isolation zwischen dem Löschraum und der Zuführungseinrichtung vorhanden. Feine Öffnungen für. die Zuführung der SS Flüssigkeit, z. B. Zerstäuberdüsen, können vermieden werden, was ebenfalls vorteilhaft ist, da sich diese leicht verstopfen. Ferner ist der Flüssigkeitsverbrauch bei dieser Art der Herstellung des Löschmittelgemisches klein. Es ist auch möglich, die Flüssigkeit in Form größerer Tropfen räumlich zu verteilen, wodurch die Wucht vergrößert wird, mit welcher diese Teilchen im Lichtbogenraum eintreffen, so daß sie tiefer in den Lichtbogen eindringen können.The invention consists in that at one point the extinguishing agent line to the arc-carrying Sheath, which is removed from the sheath by the mixing path, the liquid through an under a positive pressure standing liquid line is introduced into the gas stream. This gives you a advantageous for the arc quenching and for the entire construction of the interruption device Extinguishing agent mixture, since the excess pressure of the liquid with which it is introduced into the flowing pressurized gas, converts into speed at the point of introduction and thereby at the point of mixing a good spatial distribution of the liquid in the gas is created. A good room Distribution of the liquid in the gas is a prerequisite for good Extinguishing effect of the extinguishing agent, since then in every room unit of the extinguishing agent the Liquid in the form of particles, therefore with a very large total cooling surface, is present and, moreover, the entire extinguishing agent mixture flows so inertially and has such volume elasticity as a ordinary gas. The mixing path can be kept short and it is also in use a non-insulating liquid, there is good insulation between the extinguishing space and the supply device. Fine openings for. the supply of the SS liquid, e.g. B. atomizer nozzles can should be avoided, which is also beneficial as these easily clog. Further is the liquid consumption in this type of preparation of the extinguishing agent mixture small. It is also possible to spatially distribute the liquid in the form of larger drops, whereby the force is increased with which these particles arrive in the arc space, so that they are deeper into the Arc can penetrate.

In Abb. ι bedeutet ίο das feststehende Schaltstück eines Schalters, welchem der Strom durch die Leitung 11 zugeführt wird, und 12 den beweglichen Schaltstift des· Schalters, von dem der Strom etwa mittels^ eines Gleitkontaktes 13 abgenommen wird;' Der Schaltstift wird durch einen in der-' Zeichnung· nicht dargestelltenDruckluftantrieb nach oben bewegt, welchem die Druckluft durch eine abgezweigte Leitung 14 ^aus dem Druckluftbehälter 15 zugeführt wird. 16. ist eine Hülle aus Isolierstoff, in deren Mitte quer zu ihrer Achse die Zuführungsleitung 17 für das Löschmittel mündet. Die" Hülle 16 dient dazu, den Löschmittelstrom zusammen mit dem Lichtbogen zu führen. ,Sie, umfaßt den Unterbrechungslichtbogen möglichst eng, damit dieser -dem Löschmittel nicht ausweichen kann. Die Löschmittelleitung 17 mündet auf der anderen Seitejn den Druckgasbehälter 15. 18 ist ein in geeigneter Weise durch das Auslösekommando gesteuertes Ventil. In die'Leitung 17 ist um eine Strecke 1, den Mischweg, von der Hülle 16 entfernt die Düse 19 für das Zuführen von Flüssigkeit eingebaut. An die Düse schließt sich ein Steigrohr 20 an, welches in einen Flüssigkeitsbehälter 21 reicht, der durch die Druckgasleitung 22 unter Überdruck versetzt wird. Die Druckleitung 22 ist hinter dem Ventil 18 vom Behälter 15 abgezweigt. In Fig. Ι ίο means the fixed Contact piece of a switch to which the current is fed through line 11, and 12 the movable switching pin of the switch, from which the current is supplied by means of ^ a sliding contact 13 is removed; The switching pin is driven by a compressed air drive not shown in the drawing moved upwards, which the compressed air through a branched line 14 ^ from the Compressed air tank 15 is supplied. 16. is a sheath made of insulating material, in the middle The feed line 17 for the extinguishing agent opens transversely to its axis. The case 16 is used to guide the extinguishing agent flow together with the arc. ,It includes the interruption arc as close as possible so that it -the extinguishing agent can not avoid it. The extinguishing agent line 17 opens out on the other side Pressurized gas container 15. 18 is a suitable one Valve controlled by the trip command. In die'Leitung 17 is over a distance 1, the mixing path, from the shell 16 removes the nozzle 19 for feeding built in by liquid. A riser pipe 20 connects to the nozzle, which is shown in FIG a liquid container 21 is sufficient, which through the compressed gas line 22 under excess pressure is moved. The pressure line 22 is branched off from the container 15 behind the valve 18.

Auf den Auslösebefehl wird das Ventil 18 geöffnet. Hierdurch strömt einerseits aus dem Druckgasbehälter 15 Druckgas durch die Leitung 14 dem Antrieb des Schältstiftes 12, z. B. einem Druckluftzylinder mit Kolben, zu, andererseits strömt das Druckgas durch die Leitung 17 der Hülle 16 zu. Der Schaltstift 12 bewegt sich aufwärts und der Unterbrechungslichtbogen wird durch die Hülle 16 hindurchgezogen. Da das Gas in der Leitung 17 mit großer Geschwindigkeit V strömt, bildet sich ein Druckabfall in der Leitung aus. Durch die Leitung 22 kann das Gas wegen der kleineren Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Steigrohr 20 nur mit einer Geschwindigkeit ν strömen, die wesentlich kleiner ist als V, Infolgedessen ist der Druckverlust in der Leitung 22 bis zum Behälter 21 viel Heiner als in der Leitung 17, und es lastet auf dem Flüssigkeitsspiegel 23 ein Überdruck über den Drück im Querschnitt Λ der Leitung 17. Mit diesem Überdruck wird die Flüssigkeit in dem Rohr 20 und der Düse 19 beschleunigt und gegen die gegenüberliegende. Wand der Leitung 17 geschleudert, an der sie in Tropfen aufgelöst zurückgeworfen wird. Die Tropfen werden an dieser Mischungsstelle durch das mit hoher Geschwindigkeit strömende Druckgas erfaßt und auf der Mischungsstrecke 1 nahezu bis auf die Geschwindigkeit des strömenden Gases beschleunigt, so daß die Flüssigkeitstropfen in guter räumlicher Verteilung und ; mit großer Wucht in die Hülle 16 eintreten. *'-0 der engen Hülle 16 brennt ein Wechsel-""'stromlichtbogen, welcher durch sie auf die gerade Verbindungslinie der Kontakte, mithin auf seine Mindestlänge, stabilisiert ist. Dieser kurze Lichtbogen entwickelt auch in der Mitte der Hülle einen verhältnismäßig kleinen Gegendruck, da die Gase und Dämpfe nach beiden Seiten frei expandieren können. In der Nähe der stromschwachen Pause dieses Wechselstromlichtbogens können die Tropfen in das Innere des Lichtbogenraumes eindringen, wobei sie verdampfen. Durch die dabei entstehende starke Kühlung,, welche sich infolge der freien Expansion des gebildeten Dampfes nach beiden Seiten aus der Hülle heraus durch die ganze Länge der Hülle verbreitet, entsteht eine äußerst wirksame räumliche Lichtbogenkühlung in der stromschwachen Pause, wodurch der Lichtbogen im Stromnulldurchgang erlischt und durch die wiederkehrende Spannung nicht mehr gezündet werden kann. Als Kühlflüssigkeit kann man mit Vorteil Wasser oder eine andere nicht brennbare Flüssigkeit verwenden, als Druckgas kann gewöhnliche Luft verwendet werden. Es ist möglich, den Überdruck der Flüssigkeit statt durch Gasdruck auf andere Weise, z. B. durch einen Kolben, der vom Schaltergestänge aus bewegt wird, zu erzeugen.On the trigger command, the valve 18 is opened. As a result, on the one hand, pressurized gas flows from the pressurized gas container 15 through the line 14 to the drive of the peeling pin 12, for. B. a compressed air cylinder with piston, on the other hand, the compressed gas flows through the line 17 of the shell 16 to. The switch pin 12 moves upward and the interrupting arc is drawn through the sheath 16. Since the gas flows in the line 17 at high speed V , a pressure drop develops in the line. Due to the lower speed of the liquid in the riser pipe 20, the gas can only flow through the line 22 at a speed ν which is significantly less than V, as a result of which the pressure loss in the line 22 to the container 21 is much lower than in the line 17, and there is an overpressure on the liquid level 23 above the pressure in the cross section Λ of the line 17. With this overpressure, the liquid in the pipe 20 and the nozzle 19 is accelerated and against the opposite. Wall of the line 17 thrown, on which it is thrown back dissolved in drops. The drops are detected at this mixing point by the high speed flowing compressed gas and accelerated on the mixing section 1 almost up to the speed of the flowing gas, so that the liquid droplets in good spatial distribution and; enter the shell 16 with great force. * '- 0 of the narrow envelope 16 burns an alternating - ""' electric arc, which is stabilized by it on the straight connecting line of the contacts, hence on its minimum length. This short arc also develops a relatively small counter pressure in the middle of the envelope, since the gases and vapors can expand freely to both sides. In the vicinity of the low-current break in this alternating-current arc, the drops can penetrate into the interior of the arc space, where they evaporate. The resulting strong cooling, which, as a result of the free expansion of the vapor formed, spreads out of the envelope on both sides through the entire length of the envelope, creates an extremely effective spatial arc cooling in the low-current break, whereby the arc is extinguished when the current passes through zero can no longer be ignited due to the recurring voltage. Water or another non-flammable liquid can advantageously be used as the cooling liquid, and ordinary air can be used as the compressed gas. It is possible to increase the pressure of the liquid in some other way instead of gas pressure, e.g. B. by a piston that is moved from the switch linkage to generate.

Abb. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die isolierende Lichtbogenhülle ist mit 30 bezeichnet, die Druckmittelleitung mit 31. Das Flüssigkeitszuleitungsrohr 32 ist an seinem in die Leitung 31 hineinragendem Ende nach vorn in die Richtung der Gasströmung 33 umgebogen. In dem Rohr 34 bewegt sich ein dichtender Kolben 35, der über ein Gestänge 36 vom Antrieb des Schaltstiftes aus bewegt wird. 37 ist ein Nachfüllbehälter, mit dem das Rohr 34 durch ein Rückschlagventil 38 in Verbindung steht. Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, bewegt das Gestänge 36 den Kolben 35 in der Pfeilrichtung nach links. Da eine gewisse Zeitspanne verstreicht, bevor der Lichtbogen durch den Schaltstift durch die Hülle 30 hindurchgezogen wird, kann sich die Flüssigkeit in dem Rohr 32 auf eine bestimmte Geschwindigkeit beschleunigen und unter Druck in die Gasleitung 31 eintreten. Fig. 2 shows another embodiment of the invention. The insulating arc envelope is denoted by 30, the pressure medium line by 31. The liquid feed pipe 32 is at its protruding into the line 31 end forward in the The direction of the gas flow 33 is bent. A sealing piston moves in the tube 34 35, which is moved via a linkage 36 from the drive of the switching pin. 37 is a refill container with which the tube 34 communicates through a check valve 38 stands. When the switch is turned off, the linkage 36 moves the piston 35 to the left in the direction of the arrow. Because a certain amount of time elapses before the arc passes through the switch pin the sheath 30 is pulled through, the liquid in the tube 32 can on a accelerate a certain speed and enter the gas line 31 under pressure.

In Abb. 3 ist die in die Leitung 40 ragende Flüssigkeitszuleitung 41 entgegengesetzt zur Richtung der Gasströmung umgebogen. Die Flüssigkeit wird in das RohrIn Fig. 3, the liquid feed line 41 protruding into the line 40 is opposite bent to the direction of gas flow. The liquid is in the tube

durch den Differentialkolben 43 hineingedrückt. Der weitere Teil des Differentialzylinders steht durch die Verbindungsleitung 44 unter Druck.pushed in by the differential piston 43. The other part of the differential cylinder is under pressure through the connecting line 44.

Claims

Patent claims:

i. Device for extinguishing alternating current interruption arcs, in particular 'in switches and fuses, with a shell in which the interrupting arc drawn in this way and an extinguishing agent mixture consisting of liquid and compressed gas introduced in this way is that the arc cannot avoid the penetration of the extinguishing agent, characterized in that, that the liquid, which by a. liquid line under excess pressure is introduced into the gas stream at the point in the extinguishing agent feed line for the compressed gas to the arc-carrying Envelope that is distant from the envelope by the mixing path, that is the path that is required so that the liquid is evenly distributed in the gas.

2. Device according to claim 1, characterized in that the liquid from the pressurized liquid line against the wall of the extinguishing agent feed line for the compressed gas or is sprayed against a plate built into this extinguishing agent supply line.

1 sheet of drawings