NO780412L - Gasskompresjonsbryter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en gasskompresjonsbryter omfattende et isolerende rørformet hus med en første og en andre ytre tilslutning i innbyrdes avstand og med forbindelse til husets indre, en første elektrisk kontakt inne i huset i elektrisk forbindelse-med den første tilslutning, en andre hul kontakt i huset i elektrisk forbindelse'med denandre ytre tilslutning og bevegelig til og ut av kontakt med den første kontakt, hvilken andre kontakt' er fast forbundet med et stempel som beveges med kontakten for å komprimere gass i en gasskompresjonssone,

og som har en åpning i forbindelse med gasskompresjonssonen, gjennom hvilken åpning gassen strømmer til et lysbueområde for å slukke lysbuen mellom kontaktene når disse atskilles, hvilken andre kontakt er fast forbundet med et munnstykke som er bevegelig med denne.

Fra U.S.-patentskrift nr. 2.824.-937 og 2.748.226 er det kjent å anvende en svovelheksafluoridgasstrøm for å

slukke en lysbue. Fra U.S.-patentskrift nr. 3.852.551 er det kjent en gasskompresjonsbryter med et stempel som arbeider i forbindelse med betjeningsmekanismen for kontaktene for å

sende en gasstrøm inn i lysbueområdet når kontaktene brytes. Ved denne bryter er gassen opprettholdt inne i bryteren eller det anvendes gass fra en ytre kilde eller gass som er inne-holdt i en del av et todelt bryterhus. I det sistnevnte tilfellet anvendes et ytre hus som tjener til isolasjon og bærer bryteren mellom tilslutningene og det indre hus danner et atskilt gassreservoar hvor gasstrykket kan bygges opp under bryteoperasjonen. Det er videre kjent en gasskompre-sj onsbryter med enkelt hus og et munnstykke, men det er ikke kjent å avskjerme lysbueområdet og tilveiebringe gass-

kompresjon i denne.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en gasskompresjonsbryter av den innledningsvis nevnte art med et enkelt hus hvor det i forbindelse med et stempel og munnstykke er anordnet en lysbueavskjerming i hvilken det foregår en gasskompresjon.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at munnstykket til enhver tid befinner seg radialt mellom lysbueområdet og husets indre vegg for å beskytte denne mot virkningen av lysbuen .

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2-4.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et aksialt snitt gjennom en gasskompre-sj onsbryter ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et utsnitt av en del av den indre vegg av det isolerende hus på fig. 1.

Gasskompresjonsbryteren 10 på fig. 1 har et hult sylindrisk isolerende rørformet hus 12 med en elektrisk ledende tilslutning 14 i den venstre ende på tegningen og en betjeningsmekanisme 16 i den høyre ende på fig. 1. Huset 12 er symmetrisk om senterlinjen CL. En hul sylindrisk elektrisk leder 18 er vist i den venstre del av bryteren. Den hule leder 18 er elektrisk forbundet med tilslutningen 14 ved hjelp av et ledende kjølerør TU1 hvis hensikt skal beskrives nærmere nedenfor. I den høyre ende av den hule elektriske leder 18 er anordnet en lysbuekontaktdel 19 av elektrisk ledende materiale som kan motstå gjentatte lysbuer i forholdsvis lang tid. Fleksible hovedkontaktfingere 20 er også forbundet med tilslutningen 14 ved hjelp av kjølerøret TU1. En bevegelig forbindelsesstang 22 er forbundet med betjeningsmekanismen 16 og anvendelsen av denne skal beskrives nærmere nedenfor. På hver sin side av huset 12 er anordnet elektrisk ledende tilslutninger 24. Hver tilslutning 24 kan være festet i et motsvarende spor eller sete 25 i huset 12. En del av den elektrisk ledende tilslutning 24 strekker seg gjennom veggen av huset 12 og er gjenget inn i en indre leder 26 for å fastholde tilslutningen 24 til innsiden av huset 12 i elektrisk ledende forbindelse med lederen 26. På lederen 26 kan det være anordnet et antall elektrisk ledende fleksible fingre 28 og minst en tilbakeslagsventil 30. Anvendelsen av disse to sistnevnte komponenter skal beskrives nærmere nedenfor. På lederen 26 kan det videre være anordnet en neopren pakning 32 eller ligne «nde. Anvendelsen av denne pakning skal beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med de andre deler av bryteren. Et kjølerør TU2 er anbragt mot innerveggen av huset 12 ved 26a på lederen 26. Anvendelsen av dette skal beskrives nærmere nedenfor.

En bevegelig elektrisk kontakt 34 i form av et sylindrisk hult elektrisk ledende rør 36. Den bevegelige kontakt 36 er anbragt symmetrisk om senterlinjen CL. I den venstre ende av den bevegelige kontakt 36 er anordnet en ledende flens 38 med en forlenget elektrisk ledende del 39 som er beregnet på glidekontakt med de ovenfor beskrevne hovedkontaktfingere 20 når bryteren 10 er sluttet. I den venstre ende av den bevegelige kontakt 36 kan det også være anordnet kontaktfingre 40 for samvirke med kontaktdelen 19. På den høyre del av den bevegelige kontakt 36 er anordnet et åk 42 som er mekanisk forbundet med forbindelsesstangen 22 slik at bevegelsen av denne i retningen 70 som følge av virkningen av betjeningsmekanismen 16, vil bevirke at hele den bevegelige kontakt 36 beveger seg mot venstre slik at lysbuekontaktfingerne 40 overlapper og danner kontakt med lys-buekontakten 19, og slik at den forlengede del 39 av den ledende flens 38 danner elektrisk kontakt med hovedkontaktfingerne 20. Det skal bemerkes at ved denne utførelse av oppfinnelsen er den innbyrdes utstrekning i lengderetning av kontaktfingerne 20, den forlengede del' 39j kontaktdelen 19

og kontaktfingerne 40 slik at elektrisk kontakt dannes under bryterens slutning mellom kontaktdelen 19 og kontaktfingerne 40 før den elektriske kontakt dannes mellom kontaktfingerne 20 og den forlengede del 39. Likeledes ved brytning av bryteren 10 blir kontaktfingerne 20 og den forlengede del 39 atskilt før kontaktdelen 19 og kontaktfingerne 40 atskilles. Graden av overlapping"mellom fingerne 40 og kontaktdelen 19 er antydet med D. Pingerne 40 er forbundet

med hverandre ved roten slik at det indre området av rørene 18 og 36 er atskilt fra kammeret 52 når bryteren 10 er i sluttet tilstand. Det er anordnet en neoprenpakning 44 på den ytre del av kontaktflensen 38. Pakningen .ligger an mot innerveggen av huset 12 for lokalt å isolere to gasstrykkområder som skal beskrives nærmere nedenfor. På samme måte samvirker den tidligere beskrevne pakning 32 med det hule ledende rør 36 for lokalt å isolere et av de ovenfor nevnte gasstrykkområder fra et tredje gasstrykkområde.

Til høyre i den elektrisk ledende sylinder 36 kan det være anordnet en åpning 43 som danner forbindelse mellom den indre del av den ledende sylinder 46 og området som omgir den ytre del av denne til høyre for pakningen 32.

Et lysbuemunnstykke 46 er anordnet ved den høyre ende av forlengelsen 39 på den' ledende flens 38. Munnstykket 46 ligger med sin venstre ende på tegningen an mot den ytre overflate av den hule leder 18. En pakning 48 samvirker med den tidligere- nevnte pakning 44 for å tilveiebringe det første av de to ovenfor nevnte områder med forskjellig gasstrykk under betjening av bryteren 10. Munnstykket 46 forblir alltid lukket i forhold til røret 18 og danner der-ved en lysbueskjerm mellom lysbuekontaktene 19 og 40 og den indre overflate av huset 12 under lysbuedannelse. På den indre del av munnstykket 46 er det anordnet ringspor 50 som gir stor motstand for lysbuen under bryteoperasjonen.

I det første gasstrykkområdet 52 som dannes mellom pakningen 32 og pakningene 44 og 48 dannes det under bryt-ningen et gasstrykk som skal beskrives nærmere nedenfor.

Et andre gasstrykkområde 53 dannes mellom den venstre ende av bryteren 10 og pakningene 44 og 48. Åpninger 51 er anordnet i kjølerøret TU1 som danner forbindelse mellom gasstrykkområdet 53 og den indre del av den hule leder 18. Et tredje gasstrykkområde kan oppstå i den høyre del av bryteren mellom pakningen 32-og den høyre ende av bryteren 10. Den tidligere nevnte åpning 43 gir forbindelse for gassen mellom den indre del av den hule leder 36 og området

54. Alle de senest nevnte gasstrykkområder inneholder gass med innbyrdes forskjellig trykk under visse deler av bryteoperasjonen. Trykket i hvert tilfelle står i forhold til

f.eks. de innbyrdes dimensjoner av åpningene 51 og 43. Gass-trykkene i områdene 52, 53 og 54 under brytning og slutning av bryteren gir den gasskompresjonsvirkning som skal beskrives nærmere nedenfor. I den ledende flens 38 er anordnet en åpning 56 som danner forbindelse med området 52 og med den indre del av begge de hule ledere 18 og 36. For-bindelsen som er nevnt ovenfor' er fortrinnsvis anordnet slik at kontaktfingerne 40 og kontaktdelen 19 befinner seg' i denne under bryteoperasjonen eller slutteoperasjonen. De fleksible fingre 28 danner en elektrisk ledende 'forbindelse mellom den bevegelige hule leder 36 og den indre leder 26. En elektrisk energikilde S kan i serie eller på annen måte forbindes med en belastning LD som skal beskyttes ved hjelp av bryteren 10. Dette er skjematisk vist på fig. 1. Serieforbindelsen skjer med tilslutningene 14 og 24. Kjøle-røret TU1 omgir et 'kjølenett Ml gjennom hvilket varm gass som følger banen 62 kan slippe ut radialt til området 53 ved hjelp av åpningene 51. Likeledes omgir kjølerøret TU2 et kjølenett M2 gj.ennom hvilket varm gass som følger banen 60 kan strømme akseparallelt gjennom åpningen 43. I det sistnevnte tilfellet er en ledeplate 22a anordnet på forbindelsesstangen 22 for å kanalisere en del av gassen i banen 60 inn i kjølenettet M2. Under slutteoperasjonen beveger forbindelsesstangen 22 den hule leder 36 mot venstre som vist på fig. 1. Elektrisk ledende forbindelse opprettholdes mellom tilslutningen 24 og den bevegelige ledende sylinder 36 ved hjelp av den indre leder 26 og fingrene 28. Når sylinderen 36 beveges mot venstre vil flensen 38, munnstykket 46 og kon-taktf ingerne 40 beveges mot venstre. Bevegelsen av flensen 38 mot venstre bevirker at volumet av området 52 utvides og gir en lokal kortvarig trykkforskjell mellom området 52 og områdene 53 og 54 slik at gass fra området 54 strømmer gjennom ventilen 30 og en kanal 55 langs banen 72 til området 52. Gass fra områdene 53 og 54 kan bevege seg inn i området 52 gjennom åpningen 56 inntil delen 4l av fingerne 40 overlapper kontaktdelen 19 og lukker åpningen 56 i forhold til områdene 53 og 54. Dette lader området 52 med slukkegass f.eks. svovelheksafluorid, under slutteoperasjonen, idet ventilen 30 åpner'for passering av gass bare i retningen 72 og lukkes for å hindre at gass skal strømme i motsatt retning. Når den bevegelige'kontakt 34 fortsetter sin bevegelse mot venstre, nås en stilling hvor kontaktfingerne 40 danner elektrisk kontakt med kontaktdelen 19 på den hule leder 18. Kort tid etter vil forlengelsen 39 danne elektrisk kontakt med hovedkontaktfingerne 20. I denne stilling er kretsen som omfatter belastningen LD og kilden S sluttet gjennom bryteren 10. Ved en bryteoperasjon blir forbindelsesstangen 22 beveget i retningen 57 slik at.den hule leder 36 av den bevegelige kontakt 34 beveges mot høyre. Hovedkontaktfingerne 20 og den forlengede del 39 av den ledende flens 38 atskilles først. Bevegelsen av flensen 38 og munnstykket 46 i retningen 57 et stykke D tvinger den innelukkede gass i området 52 til sammenpressing "ved•minskning av volumet av området 52. Etterhvert nås et'punkt under bryteoperasjonen hvor kontaktdelen 19 av den stasjonære hule leder 18 og kontaktfingerne 40 på den bevegelige kontakt 34 atskilles under belastnings- eller-overbelastningsstrøm eller lignende slik at det frembringes en lysbue A. Den komprimerte gass i området 52 følger banen 58 gjennom åpningen 56'og tvinges inn i området av' lysbuen A for å slukke, kjøle og blåse ut lysbuen A mellom kontaktdelen 19" og kontaktfingerne 40. Den oppvarmede gass kan så følge banen 62 inn i den hule leder l8 radialt gjennom kjølenettet Ml, gjennom åpningene 51 i kjølerøret TU1 og inn i området 53. "'Videre vil varm gass følge banen 60 gjennom den hule sylinder 36 og ut gjennom hullene 43, akseparallelt gjennom kjølenettet M2 og inn i området 54. Forholdet mellom diameteren av åpningen i kontaktdelen 19 og den indre diameter av huset, og hastigheten av stempelet 38 er valgt slik at-- volumet av området 53 øker vesentlig hurtigere enn gassen kan strømme inn i området gjennom'den sentrale åpning i kontaktdelen 19. Resul-tatet er en minskning av gasstrykket i området 53 og en øk-ning av trykkfallet over den sentrale åpning i kontaktdelen 19j hvilket øker- bryteevnen.

Etterat lysbuen A er slukket, fortsetter den bevegelige kontakt 34 bevegelsen mot høyre i retningen 57 inntil en stabil brutt tilstand er nådd. Bryteren 10 er i denne

tilstand klar for slutning eller fornyet slutning. Trykket i de tre gassområder 52, 53 og 54 utjevnes hvis dette ikke har funnet sted tidligere i bryteperioden. Når det gjelder lysbuen A skal det bemerkes at åpningen 56 i flensen 38 gir

en passasje for lysbuestrømmen til den indre overflate av huset 12. På samme måte vil varmen fra lysbuen følge den samme bane og øke temperaturen på den indre overflate av huset 12. Videre vil lysbueproduktene som oppstår ved innbyrdes virkning av f.eks. svovelheksafluoridgass og lysbuen slå seg ned på den indre flate av huset 12. Disse lysbueprodukter kan føres med langs banen 62 eller 60 til områdene 53 og 54. Disse områder grenser til den indre overflate av huset 12. Det skal bemerkes at direkte radial påvirkning av den indre overflate av huset 12 fra lysbuen hindres av trykket av munnstykket 46. Da gassene er varme, vil på samme måte restvarmen fra lysbuen også etter av-kjøling i kjølenettene Ml og. M2 øke temperaturen i områdene 53 og 54. Det er også klart at trykket av den gass som samles opp i det indre av huset 12 kan øke i det minste i en kortere tid i løpet av lysbuen f.eks. på grunn av tilstedeværelsen av lysbueproduktene. Det er derfor ønskelig at det isolerende hus er forholdsvis upåvirket av direkte anslag av elektrisk strøm slik som i lysbuen eller ved tilstedeværelsen av lysbueprodukter eller ved tilstedeværelse av varme fra lysbuen eller tilstedeværelsen av gass med forholdsvis høyt trykk bare i kort tid.

Som følge av at bryteren er enkel dvs. bare er en-polet, må det isolerende hus 12 ikke bare bære mesteparten av komponentene i bryteren, men også virke som elektrisk isolator mellom tilslutningene 24 og 14. Huset 12 må også tjene som gassbeholder, varmeskjerm og være korrosjonsbe-standig. Det har vist seg at hvis den indre vegg av huset 12 får et karbonbelegg som brister og flasser av den indre overflate, innvirker dette på bryterens mekaniske funksjoner og dette er uønsket. Det har vist seg at glassfiberrør alene ikke vil motstå karbonbelegning slik at det kan oppstå krypestrøm. Det har vist seg at anvendelse av et tynt lag polytetafluoretylen (TFE) for et glassfiberrør motstår slik påvirkning ved tilstedeværelsen av elektrisk lysbue, motstår dekomponering ved varme fra den elektriske lysbue,

og motstår dekomponering som følge av lysbueprodukter fra lysbuen. I tillegg vil praktisk talt hele det ytre av glassfiberlegemet motstå sprekkdannelse under tilstedeværelsen av trykk av de forskjellige gasser som opptrer enten før eller etter lysbuen.

Det har vist seg at fluorerte polymere eller fluorplastmaterialer som f.eks. TFE er godt egnet i brytere av den ovenfor nevnte art. TFE belagte rør fremstilles ved først på en ståldor å anbringe en TFE-film med en tykkelse på f.eks. 0,127 mm og som er etset på begge sider for å

gi binding til harpiks. Til etsingen kan brukes en natrium-oppløsning. Den etsede film vikles på våt dor med f.eks.

50% overlapping for å gi dobbeltlag. Mens filmen vikles, blir den kontinuerlig belagt med harpiks slik det skal for-klares nærmere nedenfor. Harpiksen virker som bindemiddel mellom lagene. Den samlede tykkelse av belegget er 0,25 mm.

På fig. 2 er vist det forholdsvis tynne sjikt 64 av TFE film som danner det indre belegg av huset 12. Den resterende del 66 av husveggen kan bestå av filamentviklet 30-E-glass.. Glassfilamentene vikles vætet med harpiks på TFE-belegget. Et viklemønster med en stigning på 60° kan anvendes med fordel. Glassfibersjiktet bygges opp inntil det er oppnådd en veggtykkelse på ca. 11 mm. På dette stadium blir legemet helbelagt og herdet og deretter fjernet fra doren.

Det kan anvendes to harpikser. Den ene selges

under varemerket DER 330. Det er en '^bisfenol-A/epiklorhydrin basert epoksyharpiks. Dets ønskede egenskaper omfatter hårdhet,fasthet og motstand mot kjemisk angrep. Det har også stor strekk- og trykkfasthet, gode kjemiske egenskaper og kleber godt til de fle&te materialer innbefattet etset TFE. Det er også godt egnet for laminering f.eks. for filmanetviklede rør og beholdere. Sammensetningen er som følger:

70 vektdeler DER 330

30 vektdeler diglycidyleter av neopentyl glycol (DGENPG) 27 vektdeler p,p'-metylendianiline (MDA)

Gelbelegning 2 timer ved 80°C

Herding 2 timer ved 100°C pluss 4 timer ved 150°C.

Det er klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til anordningen av tilslutningene. Det er videre klart at kjøle-materialet Ml og M2 kan omfatte viklet koppernetting men er ikke begrenset hverken til materialet eller utformningen. Ved utformingen av bryteren ifølge oppfinnelsen oppnås den fordel at den radiale dimensjon av huset kan minskes slik at det oppnås en mere kompakt.bryter som krever mindre material-forbruk. Videre gir anvendelsen av overlappende kontaktan-ordning med et munnstykke som befinner seg radialt mellom lysbueområdet og husets indre vegg muligheten for øket gasstrykk og øket beskyttelse under bryteoperasjonen.

Claims (4)

1. Gasskompresjonsbryter omfattende et isolerende rør-formet hus med en første og andre ytre tilslutning i innbyrdes avstand og med forbindelse til husets indre, en første elektrisk kontakt inne i huset i elektrisk forbindelse med den første tilslutning, en andre hul kontakt i huset i elektrisk forbindelse med den andre ytre tilslutning og bevegelig til og ut av kontakt med den første kontakt, hvilken andre kontakt er fast forbundet med et stempel som beveges med kontakten for å komprimere gass i en gasskomresjonssone og som har en åpning i forbindelse med gasskompresjonssonen, gjennom hvilken åpning gassen strømmer til et lysbueområde for å slukke lysbuen mellom kontakten når disse atskilles, hvilken andre kontakt er fast forbundet med et munnstykke som er bevegelig med denne, karakterisert ved at munnstykket til enhver tid befinner seg radialt mellom lysbueområdet og husets indre vegg for å beskytte denne mot virkningen av lysbuen.

2. Bryter ifølge krav 1, karakterisert ved at den første og andre kontakt er hule og at gassen strømmer gjennom både den første og andre kontakt etterat den har strømmet inn i lysbueområdet.

3. Bryter ifølge krav- 2, karakterisert ved at huset har en sirkulær indre omkrets med en første forhåndsbestemt diameter, at den første hule kontakt har en sirkulær indre omkrets med en andre forhåndsbestemt diameter, og at stempelet er bevegelig med forhåndsbestemt hastighet, idet forholdet mellom den første diameter, den andre diameter og hastigheten er slik at gasstrykket i lysbueområdet øker når stempelet beveges.

4. Bryter ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at den andre kontakt er bevegelig til og ut av overlappende kontakt med den første et bestemt overlappings-område, at stempelet står i forbindelse med lysbueområdet mellom den første og andre kontakt når disse ikke befinner seg i overlappingsområdet, og at gassen komprimeres når stempelet bringes til å fjerne den andre kontakt fra den første kontakt og disse befinner seg i overlappingsområdet.