DE726518C

DE726518C - Circuit breaker with extinguishing of the arc by a fluid flow

Info

Publication number: DE726518C
Application number: DEST56245D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Pape
Original assignee: STUDIENGES HOCHLEISTUNGSSCHALT; Studiengesellschaft fuer Hochleistungs Schalter GmbH
Current assignee: STUDIENGES HOCHLEISTUNGSSCHALT; Studiengesellschaft fuer Hochleistungs Schalter GmbH
Priority date: 1937-05-25
Filing date: 1937-05-25
Publication date: 1942-10-15

Description

Stromunterbrecher mit Löschung des Lichtbogens durch eine Flüssigkeitsströmung Es sind Stromunterbrecher mit Löschung des Lichtbogens durch eine Flüssigkeitsströmung, die durch eine in der Kammer angeordnete Differentialpumpeinrichtung erzeugt wird, in Gien verschiedensten Bauformen bekannt. Bei allen Ausführungen unterteilt der Pumpkolben die Löschkammer in zwei Räume, in einen von der größeren Kolbenfläche begrenzten und in einen von der kleineren Kolbenfläche begrenzten Pumpenraum. Der #bewegliche Kontakt ist hierbei in der Einschaltstellung von einem Kanal umgeben, in dem der Lichtbogen gezogen und durch den die Flüssigkeit gepumpt wird. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Pumpenräume durch einen das Löschmittel führenden Strömungskanal miteinander in Verbindung zu bringen, der senkrecht zum Kontaktstift verläuft und den Kontaktstift im eingeschalteten Zustand in Form eines Ringkanals konzentrisch umgibt.Circuit breaker with arc extinguishing by a liquid flow They are circuit breakers with arc extinguishing by a liquid flow, which is generated by a differential pumping device arranged in the chamber, known in various designs in Gien. In all versions, the Pump piston divides the extinguishing chamber into two spaces, one of the larger piston area limited and in a limited by the smaller piston area pump space. Of the #movable contact is surrounded by a channel in the switch-on position, in which the arc is drawn and through which the liquid is pumped. It was also already proposed that the pump rooms through a leading to the extinguishing agent Bring flow channel with each other in connection, which is perpendicular to the contact pin runs and the contact pin in the switched-on state in the form of an annular channel surrounds concentrically.

Bei diesem bekannten Ausführungsbeispiel mit einem den Kontaktstift eng umschließenden Ringkanal ist der zu dem beweglichen Kontaktstift zugehörige Kontakt außerhalb der Löschkammer so angeordnet, daß der durch den Lichtbogen hervorgerufene Druck zum größten Teil sich hemmungslos nach dem druckfreien Außenraum ausgleichen kann. Hierbei geht ein großer Teil der Lichtbogenenergie praktisch unausgenutzt für den Löschvorgang verloren. Weiterhin muß der Lichtbogen zunächst durch den Löschkammerkanal bis in den am anderen Kammerende liegenden Pumpenraum hindurchgezogen werden, bevor ein Teil des Lichtbogendruckes auf die große Kolbenfläche des Differentialkolbens wirksam werden kann. Hierbei wird die Löschung unerwünscht verzögert. Das Ausscheiden des Hauptteiles der Lichtbogenenergie für die Pumparbeit macht sich nicht nur bei der Unterbrechung großer Ströme, sondern ganz besonders beim Abschalten von kleinen Stromstärken unangenehm bemerkbar, bei denen die endgültige Unterbrechung erst nach einer größeren Anzahl von Halbwellen möglich wird.In this known embodiment with a contact pin tightly enclosing ring channel is the one belonging to the movable contact pin Contact arranged outside the arcing chamber so that the caused by the arc For the most part, the pressure is balanced out unrestrainedly after the pressure-free outside area can. A large part of the arc energy is practically unused lost for deletion. Furthermore, the arc must first pass through the arcing chamber channel be pulled through to the pump space at the other end of the chamber before some of the arc pressure on the big one Piston area of the differential piston can take effect. In this case, the deletion is delayed undesirably. The retirement the main part of the arc energy for the pumping work does not just contribute the interruption of large currents, but especially when switching off small ones Unpleasantly noticeable currents at which the final interruption only occurs after a larger number of half-waves becomes possible.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden und die bisherigen Ausführungen zu einem recht wirkungsvollen Schalter entwickelt. Um dies zu erreichen, ist bei einem Stromunterbrecher mit Löschung des Lichtbogens durch eine Flüssigkeitsströmung innerhalb einer Löschkammer, die einen die Kammer in zwei Räume unterteilenden Differentialkolben zur Erzeugung einer Löschmittelströmung enthält und mit einem den be-_ weglichen Kontakt in der Einschaltstellung umgebenden Kanal versehen ist, in dem der Lichtbogen gezogen und durch den die Flüssigkeit gepumpt wird, gemäß der Erfindung der Kanal in der Löschkammer ortsfest angeordnet und in bezug auf die Kontakte so ausgebildet, daß der von dem beweglichen Kontakt während des Ausschaltens freigelegte Känalraum von Beginn der Freilegung an über das eine Kanalende mit dem von der größeren Kolbenfläche begrenzten Löschkammerraum in ständiger, über das andere Kanalende mit dem Raum außerhalb der Löschkammer und über eine zwischen den beiden Kanalenden liegende Abzweigstelle mit dem von der kleineren Kolbenfläche begrenzten Löschkammerraum mindestens in zeitweiser Verbindung steht.The invention avoids these disadvantages and the previous ones Developed versions of a very effective switch. To achieve this, is in the case of a circuit breaker with the arc being extinguished by a flow of liquid inside an extinguishing chamber, which has a differential piston dividing the chamber into two spaces for generating an extinguishing agent flow and with one of the movable ones Contact in the switched-on surrounding channel is provided in which the arc pulled and through which the liquid is pumped, according to the invention the channel fixed in place in the arcing chamber and designed with respect to the contacts in such a way that that the duct space exposed by the movable contact during switching off from the beginning of the exposure over one end of the channel with that of the larger piston area limited extinguishing chamber space in permanent, over the other end of the channel with the room outside the quenching chamber and via one between the two ends of the duct Branch point with the quenching chamber space delimited by the smaller piston area is at least temporarily connected.

Durch diesen Schalteraufbau wird der zwischen den beiden Kontakten brennende Lichtbogen im Innern eines engen Kanals wirkungsvoll bespült, ohne hierbei die Nachteile der bekannten Schalter mit einem den Kontaktstift umschließenden Ringkanal in Kauf nehmen zu müssen. Das Löschmittel wird aus dem von der kleineren Kolbenfläche begrenzten Raum in stetiger Führung durch Kanalwandungen einmal über den Lichtbogen hinweg bis zu dem von der größeren Kolbenfläche begrenzten Raum getrieben und weiterhin, in entgegengesetzter Richtung zu dieser Strömung, ebenfalls gut geführt über den Lichtbogen hinweg nach dem Raum außerhalb der Löschkammer gepumpt. Jegliche Wirbelbildungen und sonstige Störungen der Strömung sind auf diesem Löschweg vermieden. Der volle Lichtbogendruck ist von Beginn der Kontakttrennung an voll zur Erzeugung der Löschmittelströmung wirksam, so daß auch bei kleinen Abschaltströmen recht schnell der Druckstoß die Höhe erreicht, bei der der Kolben sich bewegt und die Löschflüssigkeit durch den Lichtbogenkanal drückt. Außer der Lichtbogenstrecke werden auch die Kontakte durch eine gut geführte Löschmittelströmung bespült, was den Löschvorgang ebenfalls günstig beschleunigt. Hierbei können die Kontakte umspült oder durchströmt werden. Verwendet man vom Löschmittel durchströmte Hohlkontakte, die mit ihren Stirnflächen stumpf aufeinanderstoßen, so wird der Lichtbogenfußpunkt durch die Strömung sofort in den Hohlkanal des Kontaktes gerissen, so daß die Kontaktstirnflächen von Abbrand verschont bleiben. Weiterhin ist man durch die Erfindung mit der Unterbringung des Differentialkolbens vollkommen unabhängig von der Anordnung der Kontaktstelle. Es kann der Isumpkolben beliebig außerhalb der Kontaktachse oder aber auch in der Kontaktachse oberhalb oder unterhalb der Kontaktstelle vorgesehen sein, je nachdem in welcher Richtung die Kontaktspindel aus der Löschkammer bewegt werden soll.This switch structure creates the one between the two contacts burning arcs inside a narrow channel effectively flushed without doing this the disadvantages of the known switch with an annular channel surrounding the contact pin to have to accept. The extinguishing agent comes from that of the smaller piston area limited space in constant guidance through duct walls once over the arc driven away to the space delimited by the larger piston area and further, in the opposite direction to this current, also well guided over the The arc is pumped away to the space outside the arcing chamber. Any eddy formations and other disturbances of the flow are avoided on this extinguishing route. The full one Arc pressure is full from the beginning of the contact separation to generate the extinguishing agent flow effective, so that even with small cut-off currents, the pressure surge occurs very quickly Reached height at which the piston moves and the extinguishing liquid through the Arc channel presses. In addition to the arc gap, the contacts are also through a well-directed flow of extinguishing agent is flushed, which is also beneficial for the extinguishing process accelerated. The contacts can be washed around or flowed through. Used the extinguishing agent flows through hollow contacts that are blunt with their end faces collide, the arc base is immediately drawn into the by the flow The hollow channel of the contact is torn, so that the contact faces are spared from erosion stay. Furthermore, one is through the invention with the accommodation of the differential piston completely independent of the arrangement of the contact point. It can be the Isump flask either outside the contact axis or in the contact axis above or be provided below the contact point, depending on the direction the contact spindle is to be moved out of the arcing chamber.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und es sollen bei der Beschreibung dieser Ausführung auch die übrigen Erfindungsmerkmale erläutert werden. In einem nur zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse a befindet sich eine Löschkammer b, in der ein an sich bekannter Differentialkolben c eingebaut ist. Der an der kleineren Fläche des Differentialkolbens anschließende Pumpraum besitzt Auslaßbohrungen e, die durch den Ringkanal f mit dem Lichtbogenkanal g in Verbindung stehen. Hierbei ist es empfehlenswert, den Lichtbogenkanal so auszubilden, daß er den beweglichen Kontaktstift in der Einschaltstellung mit Abstand konzentrisch umgibt und daß im Kanal an dem zum Raum außerhalb der Löschkammer führenden Ende der feste Gegenkontakt i eingesetzt ist.An exemplary embodiment is shown in the drawing, and the other features of the invention are also to be explained in the description of this embodiment. In a housing a that is only partially filled with liquid, there is an extinguishing chamber b in which a differential piston c, known per se, is installed. The pumping chamber adjoining the smaller surface of the differential piston has outlet bores e which are in communication with the arc channel g through the annular channel f. It is advisable to design the arc channel in such a way that it surrounds the movable contact pin concentrically at a distance in the switched-on position and that the fixed mating contact i is inserted in the channel at the end leading to the space outside the quenching chamber.

Wird der Stromunterbrecher ausgelöst, so verläßt der Kontaktstift h den Gegenkontakt i und bewegt sich in die Löschkammer hinein. Der durch die Verdampfung von Flüssigkeit in der Umgebung des Lichtbogens entstehende Druckanstieg überträgt sich sofort auf den Differentialkolben c. Dieser wird bewegt und pumpt Flüssigkeit aus dem Raum d durch den Ringraum f zum Lichtbogenraum g. Im Ringraum f teilt sich der Löschstrom nach zwei entgegengesetzten Richtungen. Ein Teilstrom verläßt über den Lichtbogen hinweg die Löschkammer, und der zweite Teilstrom fließt ebenfalls über den Lichtbogen hinweg zu dem der größeren Fläche des Differentialkolbens zugehörigen Druckraum k der Löschkammer. Beim Stromnulldurchgang oder bereits kurz zuvor kann der Pumpdruck leicht den Staudruck in dem Lichtbogenkanal überwinden, so daß die Löschmittelströmung in diesem Zeitpunkt die Höchstgeschwindigkeit besitzt. Es wird die Lichtbogenstrecke am Ringkanal abgeschnürt, nach zwei Seiten hin gesäubert und durch Anfüllen mit einer Isolierflüssigkeit gegen Rückzünden gesichert.If the circuit breaker is triggered, the contact pin h leaves the mating contact i and moves into the arcing chamber. The pressure increase caused by the evaporation of liquid in the vicinity of the arc is immediately transferred to the differential piston c. This is moved and pumps liquid from the space d through the annular space f to the arc space g. In the annular space f, the extinguishing current divides in two opposite directions. A partial flow leaves the quenching chamber over the arc, and the second partial flow likewise flows over the arc to the pressure chamber k of the quenching chamber belonging to the larger area of the differential piston. When the current passes zero or shortly beforehand, the pump pressure can easily overcome the dynamic pressure in the arc channel, so that the extinguishing agent flow has the maximum speed at this point in time. The arc path is pinched off at the ring channel, cleaned on two sides and secured against re-ignition by filling with an insulating liquid.

Der Kontaktstift h kann im Lichtbogenkanal auch schließend geführt sein. In diesem Falle besitzt der zwischen dem von dem beweglichen Kontakt freigelegten Kanalraum g und dem von der größeren Kolbenfläche begrenzten Löschkammerraum k befindliche Kontakt h eine Bohrung, die den einzigen Verbindungsweg zwischen den beiden Räumeng und k darstellt. Es ist weiterhin empfehlenswert, den nach dem Außenraum der Löschkammer führenden Kanalteil, der dem ruhenden Kontakt i vorgelagert ist und sich bis zum Ringkanal f erstreckt, bezüglich Länge und Querschnitt so zu bemessen, daß der in diesem Kanalteil brennende Lichtbogen die Flüssigkeitsströmung pfropfenartig drosselt. Man hat dadurch die Sicherheit, daß der Staudruck in der Löschkammer für die Erzeugung einer genügenden Löschmittelströmung ausreichend hoch ist, obschon der Auslaßquerschnitt aus der Löschkammer von Beginn der Kontakttrennung an freiliegt. Darüber hinaus hat man die Gewähr, daß bei Überschreitung eines gewissen Löschkammerdruckes Flüssigkeit über den Lichtbogen hinweg austreten kann. Eine Gefahr für eine Überbeanspruchung der Kammerwandung besteht nicht, und besondere Ausla,ßsicherheitsventile werden erspart.The contact pin h can also be closed in the arc channel be. In this case, the one between the one exposed by the movable contact Channel space g and the quenching chamber space k delimited by the larger piston area Contact h a hole, which is the only connection between the two spaces and k represents. It is also recommended to look to the outside of the extinguishing chamber leading channel part, which is upstream of the resting contact i and extends up to Ring channel f extends, to be dimensioned in terms of length and cross section so that the in This part of the channel burning arc throttles the flow of liquid like a plug. You have the security that the back pressure in the quenching chamber for the generation a sufficient extinguishing agent flow is sufficiently high, although the outlet cross-section from the quenching chamber is exposed from the beginning of the contact separation. Furthermore one has the guarantee that if a certain extinguishing chamber pressure is exceeded, liquid can escape across the arc. A risk of overuse the chamber wall does not exist, and special outlet, safety valves are saved.

Versieht man die beiden Enden des Löschkanals g mit einem verschieden großen Ausflußquerschnitt, so hat man durch die Wahl dieses Querschnittsverhältnisses die Möglichkeit, die Durchflußmenge nach der einen der beiden Seiten zu verringern. Man kann den Aufbau auch dabei so treffen, daß zunächst in der einen Richtung nach dem mit der größeren Kolbenfläche begrenzten Raum hin die Hauptbespülung des Lichtbogens erfolgt, was in vielen Fällen bereits zur Löschung genügt.If one provides the two ends of the extinguishing channel g with a different one large outflow cross-section, one has by choosing this cross-sectional ratio the possibility of reducing the flow rate to one of the two sides. You can also make the structure so that first in one direction The main purging of the arc towards the space delimited by the larger bulb area takes place, which in many cases is sufficient for deletion.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit breaker with extinguishing of the arc by a liquid flow inside an extinguishing chamber which contains a differential piston dividing the chamber into two spaces for generating the extinguishing agent flow and which is provided with a channel surrounding the movable contact in the switched-on position, in which the arc is drawn and through which the Liquid is pumped, characterized in that the channel in the quenching chamber is arranged in a stationary manner and is designed with respect to the contacts so that the channel space (g) exposed by the movable contact (h) during the disconnection over the one Channel end with the quenching chamber space (k) delimited by the larger piston area in constant, via the other end of the channel with the space outside the quenching chamber and via a branch point (f) between the two channel ends - with the quenching chamber space (d) delimited by the smaller piston area at least is in intermittent communication.

2. Circuit breaker according to claim z, characterized in that that the channel the movable contact pin in the switched-on position at a distance surrounds concentrically and that in the channel leading to the space outside the arcing chamber The end of the fixed mating contact (i) is inserted.

3. Circuit breaker according to claim i, in which the contact point through an annular nozzle that tightly surrounds the extinguishing channel (g) in connection with the quenching chamber space delimited by the smaller piston area stands, characterized in that the between the movable contact exposed channel space (g) and the quenching chamber space delimited by the larger piston area (k) located contact has a bore, which is the only connection path between represents the two spaces (ä and k). q ..

Circuit breaker according to Claim 2, characterized characterized in that the duct part leading to the exterior of the extinguishing chamber, the is upstream of the resting contact f and extends to the ring channel (f), is dimensioned in terms of length and cross-section so that the burning in this channel part Arc i restricts the flow of liquid like a plug.

5. Circuit breaker according to claims i to q., characterized in that the two ends of the extinguishing channel (g) have an outflow cross-section of different sizes.