サーキット・ブレーカ
このサーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされたエンクロージャの中に、絶縁ガスで満たされ長手方向軸（２）に沿って伸びる少なくとも一つの遮断室（１）を有している。この遮断室（１）は、実質的に放射対称に構成され、且つ、アーク用スペース（４）及び少なくとも二つの対応するアーク接触子（５，６）を含んでいる。上記アーク用スペース（４）は、排気スペース（１２）を有する少なくとも一つの排気管に、アクティブに接続されている。上記排気管は、遮断動作の間に生成される高温ガスを冷却するために構成され、上記遮断室のスペース（２２）に接続されている。このサーキット・ブレーカの遮断容量は、大幅に増大され、排気管は、比較的シンプルで且つコスト効率の良いやり方で構成されることになる。このことは、上記排気管の領域の中に、高温ガス流動抵抗を増大させる少なくとも一つの強制的に作られる循環領域（２９，３１）を設けることによって実現される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分によるサーキット・ブレーカに基づく。
【背景技術】
【０００２】
スイス国特許 CH 645 753 号明細書から、高電圧送電網において使用することができるサーキット・ブレーカが知られている。このサーキット・ブレーカは、クエンチ及び絶縁媒体として、例えばＳＦ６ガスのような絶縁的に不活性なガスで満たされた回転対称形の遮断室を有している。この遮断室は、アーク用スペースを有し、その中で、クエンチ及び絶縁媒体が、二つのアーク接触子の間の遮断アークの放電により、イオン化され且つ加熱される。この加熱されたクエンチ及び絶縁媒体の一部は、絶縁ノズルを通って、排気スペースの中に流れこみ、そこで、冷却デバイスにより冷却され且つ再度方向付けられる。
【０００３】
加熱されたクエンチ及び絶縁媒体と、排気管の中に存在している低温ガスの混合は、比較的僅かな程度でしか可能でない。その理由は、低温ガスの大半の部分が、ある程度の混合が可能になる前に、当該加熱されたクエンチ及び絶縁媒体により排気管から押し出されるからである。冷却デバイスのガスの流れに対する流動抵抗は、このサーキット・ブレーカの中において、可能な限り、低く抑えられる。上記の冷却されそして非イオン化されたクエンチ及び絶縁媒体は、その後、更なるスイッチング・プロセスのために、再度利用可能になる。
【０００４】
冷却デバイスは、冷却プレートを有している。この冷却プレートは、流れを助けるために精密に形作られ、且つ、精密に支持されていなければならない。それに加えて、この冷却プレートは、焼損ロス及び磨耗に対する抵抗性を有する金属で作られ、そのために、比較的高価である。低温ガスとの混合による加熱されたクエンチ及び絶縁媒体の冷却は、ここでは、非常に僅かな程度でしか起こらない。
【特許文献１】スイス国特許 CH 645 753 号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
独立請求項の中で特徴付けられた本発明は、際立って増大した遮断容量を有するサーキット・ブレーカを創造することにより、上記の目的を実現する。このサーキット・ブレーカの排気管は、比較的単純に且つ経済的に構成され、このサーキット・ブレーカは、高温ガスを特に効果的なやり方で冷却する。
【０００６】
独立請求項の中で特徴付けられた本発明は、際立って増大した遮断容量を有するサーキット・ブレーカを創造することにより、上記の目的を実現する。このサーキット・ブレーカの排気管は、比較的単純に且つ経済的に構成され、このサーキット・ブレーカは、高温ガスを特に効果的なやり方で冷却する。
【０００７】
本発明に基づくサーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされたエンクロージャの中に、長手方向軸に沿って伸びる少なくとも一つの遮断室を有している。この遮断室は、放射対称に実質的に構成され、且つアーク用スペース及び少なくとも二つの対応するアーク接触子を有している。このアーク用スペースは、排気スペースを有する少なくとも一つの排気管に、アクティブに接続されている。この排気管は、遮断動作の間に生成された高温ガスを冷却するために構成され、遮断室のスペースに接続されている。この排気管の領域の中に、少なくとも一つの強制的に作られる循環領域が設けられ、この循環領域は、高温ガスの流動抵抗を増大させる。
【０００８】
本発明に基づくこのサーキット・ブレーカの一つの変形形態において、高温ガスは、遮断の間に、アーク用スペースから中間スペースの中に流入する。この中間スペースの中には、高温ガスの流れの中に突出する少なくとも一つのバッフル・プレートが設けられている。上記の中間スペースは、ラバル管（Laval nozzle）の形態で構成されノズル狭窄部を有するフロー・チューブに取り付けられている。このフロー・チューブは、遮断室スペースに接続された排気スペースへ通じている。
【０００９】
サーキット・ブレーカの好ましい実施形態は、以下のように構成される；即ち、高温ガスの中間スペース内への入口とバッフル・プレートの間に、距離Ｌ１が設けられ、バッフル・プレートとノズル狭窄部の間に、距離Ｌ２が設けられ、ノズル狭窄部とフロー・チューブの出口先端部の間に、距離Ｌ３が設けられる。そして、これらの距離の間に、下記の関係が適用され：
Ｌ２＝０．７＊Ｌ１
また、フロー・チューブの長さＬ３は、フロー・チューブのノズル狭窄部の直径の、２倍から３倍の範囲内である。
【００１０】
サーキット・ブレーカの特に効果的な更なる変形形態において、高温ガスの流れの方向を１８０°まで変換する手段が、排気スペースの中に設けられる。
【００１１】
極めて大きな遮断電力に適したサーキット・ブレーカの変形形態は、フロー・チューブの中に開口を有し、これらの開口は、フロー・チューブ内への更なるガスの流入のために設けられ、それによって、少なくとも一つの第二の強制的に作られる循環領域が形成され、その中で、高温ガスが、より冷たいガスと特に効果的に混合されて、冷却されることになる。
【００１２】
本発明によって実現される有利な効果は、実際には、次のように見ることができる； 即ち、高温ガスの特に良好な冷却なために、高温ガスのスペースの漸進的な減少が生じ、従って、アーク用スペースからの高温ガスの最適な流出が確保され、それによって、遮断室の寸法がほぼ同一のままで、サーキット・ブレーカの極めて高い遮断容量が実現されることになる。
【００１３】
同時に、サーキット・ブレーカのスイッチング・オフについての信頼性もまた、好都合にも増大する。
【００１４】
本発明の更なる有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下のテキスト中において、本発明、その改良、及びそれによって得られる有利な効果が、図面を用いてより詳細に説明される。但し、それは可能性のある実施化の一つの方法を示すものに過ぎない。
【００１６】
全ての図面において、同一機能の要素には、同一の参照符号が付されている。本発明の直接の理解のために必要とされない要素は、示されていないか、あるいは、記載されていない。
【００１７】
サーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされた 一つまたはそれ以上の直列に接続された遮断室を有することが可能である。これらの遮断室は、従来のスイッチング原理の内の一つに従って、換言すれば、例えば、自己ブローイング（self-blowing）または自己消火（self-extinguishing）チェンバーとして、少なくとも一つの付加的な圧縮ピストンまたはパファー装置（puffer arrangement）を備えた自己ブローイングチェンバーとして、または単純なパファー・ブレーカ（puffer breaker）として、動作する。サーキット・ブレーカは、密閉型のサーキット・ブレーカとして構成されることが可能であり、金属またはプラスチックが、密閉容器の材料として選択されることが可能である。このようにして、サーキット・ブレーカは、例えば、ライフ−タンクまたは屋外ブレーカとして、金属−密閉型のガス絶縁型スイッチ・ギアの一部として、またはデッド−タンクブレーカとして、作られることが可能である。
【００１８】
図１に、サーキット・ブレーカの第一の実施形態の遮断室１（非常に単純化され概略化されている）の、スイッチング・オフ・プロセスの間の、部分断面図を示す。示されているパワー電流経路に加えて、平行な公称電流経路が、原則として常に存在するが、それは図中では省略されている。
【００１９】
このケースにおいて、この遮断室１は、例えば、回転対称で且つ長手方向軸２に沿って伸びた形態で、作られている。この遮断室１は、ここでは、同心状に配置され且つ接地された金属エンクロージャ３により、ガス・タイトに密閉されている。遮断室１を金属エンクロージャ３の中に固定する電気的に絶縁性のホルダーは、示されていない。遮断室１はアーク用スペース４を有し、その中で、スイッチング・オフ動作の間に、二つの棒状のアーク接触子５及び６の間で、アーク７が放電する。
【００２０】
アーク接触子５は、ここでは、スイッチング・オフ動作の間に、矢印８の方向へ軸方向に移動する可動接触子として作られている。これに対して、アーク接触子６は、固定接触子として構成されている。しかし、明瞭性を確保するために、その機械的な取り付け構造は、示されていない。しかしながら、遮断室変形形態として、両側で移動することができるアーク接触子を備え形態や、両側で固定されたアーク接触子を備えた形態もまた、可能である。
【００２１】
アーク用スペース４は、絶縁ノズル９の内側の壁面により、径方向に限界が定められている。絶縁ノズル９は、中間スペース１０の方向に開口している。絶縁ノズル９は、固定された状態で作られることが可能であるが、ここで想定されているように、アーク接触子５とともに、移動可能であっても良い。
【００２２】
スイッチング・オフ動作の間に、アーク７は、周知のやり方で、アーク用スペース４内の絶縁ガスを加熱する。この加熱され、イオン化されそして加圧されたガスの大半の部分は、絶縁ノズル９から流出し、中間スペース１０の中に流れ込む。絶縁ノズル９から流れ出るこの円錐状の高温ガスの流れは、バッフル・プレート１１に衝突する。このバッフル・プレート１１は、原則として金属製であり、固定アーク接触子６に取り付けられている。この円形のバッフル・プレート１１は、高温ガスの流れの方向を変換させ、それにより、高温ガスが、直接的に軸方向前方に、排気スペース１２の中へ流れ込むことを防止する。矢印１３は、この高温ガスの、アーク用スペース４から排気領域の中へ入り次いで排気領域の中を通る 全体的な流れ方向を示している。
【００２３】
中間スペース１０は、金属製の壁面１４により、径方向に限界が定められている。絶縁ノズル９の方向に向いた側に、管状の突出部１５が設けられ、この管状の突出部１５は、壁面１４により外側方向に限界が定められた中間スペース１０より、小さい直径を有しており、壁面１４に軸方向に取り付けられている。この管状の突出部１５の中で、絶縁ノズル９の外側が軸方向にガイドされる。管状の突出部１５の反対方向に向いた側には、狭窄部１６が、中間スペース１０の壁面１４に取り付けられ、このサイドで、中間スペース１０の限界を定めている。
【００２４】
壁面１４から狭窄部１６への移行部は、半径Ｒを有し、この半径Ｒは、中間スペース１０内での高温ガスの方向の変換を助ける。４０ｋＡから７０ｋＡまでの範囲内の遮断電流に対して、２５ｍｍの範囲内の半径Ｒが選択され、その結果として、冷却された排気ガスの、約３０°の排出角度αが実現される。
【００２５】
狭窄部１６は、軸方向に伸びる金属製のフロー・チューブ１７に移行している。このフロー・チューブ１７は、ラバル管の形態で構成され、中間スペース１０の方向に向いた側でノズル狭窄部１８を有し、排気スペース１２の方向に開口している。排気スペース１２の方向における、フロー・チューブ１７の端部は、出口先端部１７ａと呼ばれる。フロー・チューブ１７は、ラバル管の形態で作られており、従って、中間スペース１０を排気スペース１２につなげる。
【００２６】
排気スペース１２は、金属製の排気ハウジング１９により限界が定められ、この排気ハウジング１９は、流れを促進するように構成され、高温ガスの流れを、１８０°まで曲げる。排気ハウジング１９の円筒状に構成された部分は、中間スペース１０とほぼ同一の外径を有しており、この部分は、フロー・チューブ１７、ガスの流れのための残された環状の断面積を有するダクト２０、及び、フロー・チューブと排気ハウジング１９の間にある既に僅かに冷却された高温ガスの周囲を取り囲んでいる。狭窄部１６の外側の壁面と排気ハウジング１９の終端部２１の間に、円筒状の出口領域が残され、この出口領域を通って、ガスが、更に冷却されて、斜め方向に遮断室スペース２２の中に流れ込む。遮断室スペース２２の中の絶縁ガスは、遮断室１の上述のアクティブな部分の周囲を取り囲み、それらを、金属エンクロージャ３に対して絶縁する。
【００２７】
中間スペース１０は、バッフル・プレート１１まで、長さＬ１を有している。バッフル・プレート１１からノズル狭窄部１８までの距離はＬ２であり、ノズル狭窄部１８から出口先端部１７ａまでのフロー・チューブ１７は、長さＬ３を有している。以下の長さの比が、この排気部の構造の冷却性能に関して、特に有利であることが見出された：
Ｌ２＝０．７＊Ｌ１
もし、排気部の構造に関して、より大きな長手方向の寸法が容易に可能である場合には、Ｌ１の７０％から１００％の値が、ここで実現されることも可能である。
【００２８】
フロー・チューブ１７の長さＬ３は、好ましくは、それが、ノズル狭窄部１８の直径の３倍に対応するように、選択される。しかしながら、満足し得る排気管容量は、もし、フロー・チューブ１７の長さＬ３が、それがノズル狭窄部１８の直径の２倍から３倍の範囲内にあるように、選択された場合にも実現される。
【００２９】
図２は、図１による遮断室の排気領域の、非常に単純化され概略化されて描かれた部分断面図を示す。この図２において、アーク用スペースからの高温ガスの流出のために決定される断面積が、示されている。
【００３０】
面積ＦＤは、絶縁ノズル９からの高温ガスの出口領域、あるいは、中間スペース１０の中への高温ガスの入口領域を示している。バッフル・プレート１１は、この面積ＦＤとほぼ同一の有効面積を有している。環状部の面積ＦＡは、バッフル・プレート１１と壁面１４の間にある領域を表わしている。面積ＦＥは、フロー・チューブ１７のノズル狭窄部１８の断面積を表わしている。
【００３１】
面積Ｆ１は、フロー・チューブ１７からの出口断面積を表わしている。この面積Ｆ１は、面積ＦＤとほぼ同一の大きさである。環状部の面積Ｆ２は、フロー・チューブ１７の出口先端部１７ａと排気ハウジング１９の間にある領域を表わしている。環状部の面積Ｆ３は、フロー・チューブ１７の狭窄部と排気ハウジング１９の仮想延長部の間にある断面積を表わしている。狭窄部１６の外側の壁面と排気ハウジング１９の終端部２１の間には、円筒状の出口領域Ｆ４が残されている。
【００３２】
上述の長さの比も有している最適な排気管デザインにおいて、面積ＦＤ、バッフル・プレート１１の面積、及び面積Ｆ１は、ほぼ同一のサイズとなるように構成される。バッフル・プレート１１の周りの環状部の面積ＦＡは、それが面積ＦＤの３０％から８０％までであるように構成される。最適の排気管容量は、ＦＡ＝５０％＊ＦＤ の関係が維持されているときに得られる。原則として、面積ＦＥ及びＦ２は、それらがＦＤの５０％から７０％までの範囲内であるように、その寸法が定められる。環状部の面積Ｆ３は、出口領域Ｆ４と同様に、面積ＦＤとほぼ同一のサイズである。
【００３３】
図３は、上述の排気領域の、可能性な更なるデザインを示している。遮断室１に要求される遮断容量に依存して、以下のテキストの中で示される変形形態は、単独でまたは２つか３つの組み合わせで使用されることが可能である。バッフル・プレート１１の上流には、第二の金属製のプレート、即ち、円形に構成されたパーフォレイテッド・プレート２３が、ここでは、組み込まれている。このプレートには、複数の開口２４が設けられている。
【００３４】
パーフォレイテッド・プレート２３とバッフル・プレート１１は、ほぼ同一の直径を有し、それらの間には、距離Ａが設けられている。これらの開口２４が、それぞれ直径Ｄ１を有し、比Ａ／Ｄ１が２の値を有しているとき、高温ガスの特に良好な冷却が実現される。しかし、Ａ／Ｄ１＝１．５から５までの全領域の中で、比較的良好な冷却結果が実現される。原則として、それらの開口２４の間の距離は、直径Ｄ１の２倍以上の範囲内に定めるべきである。
【００３５】
更なる開口２５を、フロー・チューブ１７に、ノズル狭窄部１８の下流で、設けることが可能である。これらの開口２５は、異なる形状であっても良く、フロー・チューブ１７の内側を、フロー・チューブ１７の外側の環状のスペースにつなげる。それに加えて、流れを促進するように構成されたデフレクター２６を、フロー・チューブ１７の開口に対向して、排気ハウジング１９の中に取り付けることができる。このデフレクター２６は、高温ガスの流れの１８０°の方向の変換を容易にする。
【００３６】
図４は、バッフル・プレート１１の実施形態の他の変形形態を、上面図、及び右側の部分断面図として示す。円形の金属製のバッフル・プレート１１には、ほぼ同じ深さの狭いノッチ２７が設けられ、それらは、周囲に一様に配置されている。ノッチ２７の間に残されるウイング２８は、それぞれ、風車の形状で、約３０°傾いている。このようにバッフル・プレート１１を構成することにより、高温ガスの流れの中に、特に効果的な乱流状態が実現され、それに対応して、この流れの特に良好な冷却が実現される。バッフル・プレート１１をアーク接触子６に接続するためのデバイスは、示されていない。
動作を説明するため、次に、上述の図面をより詳細に考察する。矢印１３は、アーク７により生成された高温ガスの、遮断室１の排気領域を通る全体的な流れを示している。高温ガスが絶縁ノズル９から流れ出た後、その高温ガスは、バッフル・プレート１１に衝突して、僅かに曲げられる。バッフル・プレート１１は、高温ガスからの熱エネルギーを吸収し、同様に、壁面１４も熱エネルギーを吸収する。この冷却のために、高温ガスの流れの体積が、僅かに減少する。この高温ガスは、次いで、バッフル・プレート１１の周りを流れ、狭窄部１６に衝突し、そこで、再び曲げられ、狭窄部１６の材料にエネルギーを分配することにより、更に冷却され、それにより体積が減少する。
【００３７】
バッフル・プレート１１の下流に位置している中間スペース１０の領域が、ガスの流れのための循環領域２９として、部分的に使用される。循環領域２９の面積が、破線で示された矢印３０により、概略的に示されている。この循環領域２９の中で、効果的な流れが形成され、この流れは、高温ガスと、中間スペース１０内にある温度がより低い絶縁ガスとの特に良好な混合を招来する。高温ガスと、中間スペース１０内にある温度がより低い絶縁ガスとのこの混合のために、熱エネルギーの大半が、高温ガスから取り除かれる。中間スペース１０のエッジ領域の中に生じる乱流状態は、高温ガスから規制材の材料への熱の移転を改善する。しかし、原則として、排気の冷却効果に対するそれらの寄与は、余り重要ではない。
【００３８】
更に冷却されたこの混合ガスは、次に、フロー・チューブ１７の中に流れ込み、そこで先ず、ノズル狭窄部１８により狭められる。フロー・チューブ１７が、ノズル狭窄部１８の後でラバル管の形態で広げられているので、ガスの流れの速度が、そこで増大し、それにより負の圧力が作り出されることになり、この負の圧力は、ノズル狭窄部１８を介して、ガスを更に吸い込む。この効果は、好都合にも、バッフル・プレート１１の下流に位置する循環領域２９の領域の中での、ガスの混合の強さを増大させる。フロー・チューブ１７の壁面もまた、高温ガスから熱エネルギーを吸収して、取り除く。
【００３９】
高温ガスは、先ず、アーク用スペース４から、主として軸方向に流れ出る。しかし、フロー・チューブ１７から出て来た後、高温ガスは、排気ハウジング１９により１８０°曲げられ、フロー・チューブ１７の外側で、当初の流れ方向に対して反対にガイドされる。金属製の排気ハウジング１９は、高温ガスから熱エネルギーを吸収して取り除く。この熱の移転は、ガスの方向の変換の間に必然的に形成される渦により、改善される。ガスの流れの、この完全な再方向付けは、排気領域の構造的長さを減少させ、その結果としてサイズの好都合な減少をもたらし、それにより、遮断室１のコストの減少ももたらす。
【００４０】
幾何学的な条件が許す場合には、比較的大きな排気スペース１２を設け、上記の方向変化を省略することも、容易に考え出すことができる。
【００４１】
その後で、ガスは、更に冷却され、フロー・チューブ１７の外側と排気ハウジング１９の間を、遮断室スペース２２の方向へ流れる。図２から分かるように、ガスが流れる環状部の面積Ｆ２は、この領域への入口において、環状部の面積Ｆ３よりも小さく、または、ガスがこの排気領域から流れ出るときの円筒状の出口領域Ｆ４よりも小さい。それにより、ガスの流れの速度が、大幅に減少され、その結果として、この領域でガスの圧力が僅かに増大する。
【００４２】
狭窄部１６から、壁面１４への移行部は、半径Ｒを有している。４０ｋＡから７０ｋＡまでの範囲の遮断電流のために、２５ｍｍの範囲内の半径Ｒが選択され、その結果として、冷却された排気ガスの遮断室スペース２２の中への、約３０°の排出角度αが実現される。
【００４３】
冷却された排気ガスの斜め方向の出口は、ガスの流れの中にまだ存在するかも知れないイオン化されパーティクルが、より長い経路上で、遮断室スペース２２の中に存在する冷たい絶縁ガスにより冷却されると言う結果をもたらし、その結果、それらが、電圧が掛かっているアクティブな遮断室部分と、原則として接地されている金属エンクロージャ３の間で、フラッシュ・オーバーを引き起こすことができなくなる。ガスが、円筒状に構成された出口領域Ｆ４からほぼ放射方向に流れ出るときには、全てのケースにおいて適切な絶縁強度を確保することは、可能でないこともあり得る。
【００４４】
図３に示されている遮断室１の実施形態の変形形態は、排気管の性能を改善する。バッフル・プレート１１の前に取り付けられたパーフォレイテッド・プレート２３は、バッフル・プレート１１の冷却効果を大幅に改善する。
【００４５】
他の変形形態において、フロー・チューブ１７に設けられた開口２５は、僅かに冷たいガスの、外側からフロー・チューブ１７の内側への流入を可能にする。その理由は、フロー・チューブ１７の外側のガス圧力が、その内側よりも高いからである。
【００４６】
その結果として、更なる循環領域３１（破線の矢印３２で示されている）が、ここでは、フロー・チューブ１７の中及びダクト２０の中に形成される。この循環領域３１の中で、それはまた力により作り出されるものであるが、高温及び低温ガスの更に強い混合が生じ、高温ガスのより良好な冷却が生ずる。その後に、排気ガスの流れの速度が、フロー・チューブ１７内で、再び増大する。
【００４７】
排気ハウジング１９の中に挿入されたデフレクター２６は、好都合にも、ガスの流れの反対方向への方向変換の間に、動抵抗を減少させる。それに加えて、デフレクター２６は、ガスの流れから更なる熱エネルギーを取り除く。
【００４８】
図４に示されているように、周囲に配置された狭い径方向のノッチ２７を備えた円形の金属製の バッフル・プレート１１は、高温ガスの流れの中に、特に効果的な乱流状態を発生させる。風車の形態で捩じられたウイング２８のために、流れに、回転運動が与えられ、それが、更に流れを強める。以上で説明したバッフル・プレート１１の他の実施形態と比較して、ノッチ２７を直接的に通過する高温ガスの流れは、高温及び低温ガスのより強い混合を、バッフル・プレート１１の背後の循環領域２９で引き起こし、それに対応して、より効果的な高温ガスの冷却を、この領域でもたらす。
【００４９】
全てのこれらの手段は、個別にあるいはそれらの組み合わせで、サーキット・ブレーカの遮断容量の好都合な増大をもたらす。もし、サーキット・ブレーカの容量の更なる増大を実現しようとする場合には、固定アーク接触子６と向かい合う可動アーク接触子５の排気領域の幾何学的構造が、既に述べた実施形態と同様なやり方で、デザインされる。その結果、可動アーク接触子５の側で、アーク用スペース４から遮断室スペース２２の方向に、取り除かれた高温ガスも、同様に効果的なやり方で冷却される。このことは、高温ガスの流れの体積の更なる好都合な減少をもたらす。
【００５０】
サーキット・ブレーカは、その単数または複数の遮断室の両側に、この改良された高温ガスの冷却方式が設を設けることにより、同じ寸法を有する従来のサーキット・ブレーカと比べて、極めて高い遮断容量を備える。
【００５１】
バッフル・プレート１１が無く、且つパーフォレイテッド・プレート２３が無い排気管変形形態を構成することも、容易に可能である。この排気管変形形態において、フロー・チューブ１７のみが、開口２５に設けられ、それによって、循環領域３１が、単一の循環領域として、サーキット・ブレーカの遮断またはスイッチング・オフ動作の間に形成され、この領域の中に、高温ガスの強い冷却をもたらす。この排気管変形形態もまた、フロー・チューブ１７の後での、ガスの方向変換が、有る形態でまたは無い形態で、構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、密閉型サーキット・ブレーカの第一の実施形態の、非常に単純化され概略化されて描かれた遮断室の部分断面図を示す。
【図２】図２は、図１による遮断室の排気領域の非常に単純化され概略化されて描かれた部分断面図を示す。
【図３】図３は、図１による遮断室の更なる排気管の変形形態の非常に単純化され概略化されて描かれた部分断面図を示す。
【図４】図４は、単純化されて示された排気管の詳細部の実施形態の変形形態を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・遮断室、２・・・長手方向軸、３・・・金属エンクロージャ、４・・・アーク用スペース、５，６・・・アーク接触子、７・・・アーク、８・・・矢印、９・・・絶縁ノズル、１０・・・中間スペース、１１・・・バッフル・プレート、１２・・・排気スペース、１３・・・矢印、１４・・・壁面、１５・・・管状の突出部、１６・・・狭窄部、１７・・・フロー・チューブ、１７ａ・・・出口先端部、１８・・・ノズル狭窄部、１９・・・排気ハウジング、２０・・・ダクト、２１・・・終端部、２２・・・遮断室スペース、２３・・・パーフォレイテッド・プレート、２４・・・開口、２５・・・開口、２６・・・デフレクター、２７・・・ノッチ、２８・・・ウイング、２９・・・循環領域、３０・・・矢印、３１・・・循環領域、３２・・・矢印、α・・・排出角度、Ｒ・・・半径、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・様々な長さ、ＦＤ・・・領域、ＦＡ・・・環状部の面積、ＦＥ，Ｆ１・・・領域、Ｆ２，Ｆ３・・・環状部の面積、Ｆ４・・・出口領域、Ａ・・・距離、Ｄ１・・・直径。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分によるサーキット・ブレーカに基づく。
【背景技術】
【０００２】
スイス国特許 CH 645 753 号明細書から、高電圧送電網において使用することができるサーキット・ブレーカが知られている。このサーキット・ブレーカは、クエンチ及び絶縁媒体として、例えばＳＦ６ガスのような絶縁的に不活性なガスで満たされた回転対称形の遮断室を有している。この遮断室は、アーク用スペースを有し、その中で、クエンチ及び絶縁媒体が、二つのアーク接触子の間の遮断アークの放電により、イオン化され且つ加熱される。この加熱されたクエンチ及び絶縁媒体の一部は、絶縁ノズルを通って、排気スペースの中に流れこみ、そこで、冷却デバイスにより冷却され且つ再度方向付けられる。
【０００３】
加熱されたクエンチ及び絶縁媒体と、排気管の中に存在している低温ガスの混合は、比較的僅かな程度でしか可能でない。その理由は、低温ガスの大半の部分が、ある程度の混合が可能になる前に、当該加熱されたクエンチ及び絶縁媒体により排気管から押し出されるからである。冷却デバイスのガスの流れに対する流動抵抗は、このサーキット・ブレーカの中において、可能な限り、低く抑えられる。上記の冷却されそして非イオン化されたクエンチ及び絶縁媒体は、その後、更なるスイッチング・プロセスのために、再度利用可能になる。
【０００４】
冷却デバイスは、冷却プレートを有している。この冷却プレートは、流れを助けるために精密に形作られ、且つ、精密に支持されていなければならない。それに加えて、この冷却プレートは、焼損ロス及び磨耗に対する抵抗性を有する金属で作られ、そのために、比較的高価である。低温ガスとの混合による加熱されたクエンチ及び絶縁媒体の冷却は、ここでは、非常に僅かな程度でしか起こらない。
【特許文献１】スイス国特許 CH 645 753 号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
独立請求項の中で特徴付けられた本発明は、際立って増大した遮断容量を有するサーキット・ブレーカを創造することにより、上記の目的を実現する。このサーキット・ブレーカの排気管は、比較的単純に且つ経済的に構成され、このサーキット・ブレーカは、高温ガスを特に効果的なやり方で冷却する。
【０００６】
独立請求項の中で特徴付けられた本発明は、際立って増大した遮断容量を有するサーキット・ブレーカを創造することにより、上記の目的を実現する。このサーキット・ブレーカの排気管は、比較的単純に且つ経済的に構成され、このサーキット・ブレーカは、高温ガスを特に効果的なやり方で冷却する。
【０００７】
本発明に基づくサーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされたエンクロージャの中に、長手方向軸に沿って伸びる少なくとも一つの遮断室を有している。この遮断室は、放射対称に実質的に構成され、且つアーク用スペース及び少なくとも二つの対応するアーク接触子を有している。このアーク用スペースは、排気スペースを有する少なくとも一つの排気管に、アクティブに接続されている。この排気管は、遮断動作の間に生成された高温ガスを冷却するために構成され、遮断室のスペースに接続されている。この排気管の領域の中に、少なくとも一つの強制的に作られる循環領域が設けられ、この循環領域は、高温ガスの流動抵抗を増大させる。
【０００８】
本発明に基づくこのサーキット・ブレーカの一つの変形形態において、高温ガスは、遮断の間に、アーク用スペースから中間スペースの中に流入する。この中間スペースの中には、高温ガスの流れの中に突出する少なくとも一つのバッフル・プレートが設けられている。上記の中間スペースは、ラバル管（Laval nozzle）の形態で構成されノズル狭窄部を有するフロー・チューブに取り付けられている。このフロー・チューブは、遮断室スペースに接続された排気スペースへ通じている。
【０００９】
サーキット・ブレーカの好ましい実施形態は、以下のように構成される；即ち、高温ガスの中間スペース内への入口とバッフル・プレートの間に、距離Ｌ１が設けられ、バッフル・プレートとノズル狭窄部の間に、距離Ｌ２が設けられ、ノズル狭窄部とフロー・チューブの出口先端部の間に、距離Ｌ３が設けられる。そして、これらの距離の間に、下記の関係が適用され：
Ｌ２＝０．７＊Ｌ１
また、フロー・チューブの長さＬ３は、フロー・チューブのノズル狭窄部の直径の、２倍から３倍の範囲内である。
【００１０】
サーキット・ブレーカの特に効果的な更なる変形形態において、高温ガスの流れの方向を１８０°まで変換する手段が、排気スペースの中に設けられる。
【００１１】
極めて大きな遮断電力に適したサーキット・ブレーカの変形形態は、フロー・チューブの中に開口を有し、これらの開口は、フロー・チューブ内への更なるガスの流入のために設けられ、それによって、少なくとも一つの第二の強制的に作られる循環領域が形成され、その中で、高温ガスが、より冷たいガスと特に効果的に混合されて、冷却されることになる。
【００１２】
本発明によって実現される有利な効果は、実際には、次のように見ることができる； 即ち、高温ガスの特に良好な冷却なために、高温ガスのスペースの漸進的な減少が生じ、従って、アーク用スペースからの高温ガスの最適な流出が確保され、それによって、遮断室の寸法がほぼ同一のままで、サーキット・ブレーカの極めて高い遮断容量が実現されることになる。
【００１３】
同時に、サーキット・ブレーカのスイッチング・オフについての信頼性もまた、好都合にも増大する。
【００１４】
本発明の更なる有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下のテキスト中において、本発明、その改良、及びそれによって得られる有利な効果が、図面を用いてより詳細に説明される。但し、それは可能性のある実施化の一つの方法を示すものに過ぎない。
【００１６】
全ての図面において、同一機能の要素には、同一の参照符号が付されている。本発明の直接の理解のために必要とされない要素は、示されていないか、あるいは、記載されていない。
【００１７】
サーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされた 一つまたはそれ以上の直列に接続された遮断室を有することが可能である。これらの遮断室は、従来のスイッチング原理の内の一つに従って、換言すれば、例えば、自己ブローイング（self-blowing）または自己消火（self-extinguishing）チェンバーとして、少なくとも一つの付加的な圧縮ピストンまたはパファー装置（puffer arrangement）を備えた自己ブローイングチェンバーとして、または単純なパファー・ブレーカ（puffer breaker）として、動作する。サーキット・ブレーカは、密閉型のサーキット・ブレーカとして構成されることが可能であり、金属またはプラスチックが、密閉容器の材料として選択されることが可能である。このようにして、サーキット・ブレーカは、例えば、ライフ−タンクまたは屋外ブレーカとして、金属−密閉型のガス絶縁型スイッチ・ギアの一部として、またはデッド−タンクブレーカとして、作られることが可能である。
【００１８】
図１に、サーキット・ブレーカの第一の実施形態の遮断室１（非常に単純化され概略化されている）の、スイッチング・オフ・プロセスの間の、部分断面図を示す。示されているパワー電流経路に加えて、平行な公称電流経路が、原則として常に存在するが、それは図中では省略されている。
【００１９】
このケースにおいて、この遮断室１は、例えば、回転対称で且つ長手方向軸２に沿って伸びた形態で、作られている。この遮断室１は、ここでは、同心状に配置され且つ接地された金属エンクロージャ３により、ガス・タイトに密閉されている。遮断室１を金属エンクロージャ３の中に固定する電気的に絶縁性のホルダーは、示されていない。遮断室１はアーク用スペース４を有し、その中で、スイッチング・オフ動作の間に、二つの棒状のアーク接触子５及び６の間で、アーク７が放電する。
【００２０】
アーク接触子５は、ここでは、スイッチング・オフ動作の間に、矢印８の方向へ軸方向に移動する可動接触子として作られている。これに対して、アーク接触子６は、固定接触子として構成されている。しかし、明瞭性を確保するために、その機械的な取り付け構造は、示されていない。しかしながら、遮断室変形形態として、両側で移動することができるアーク接触子を備え形態や、両側で固定されたアーク接触子を備えた形態もまた、可能である。
【００２１】
アーク用スペース４は、絶縁ノズル９の内側の壁面により、径方向に限界が定められている。絶縁ノズル９は、中間スペース１０の方向に開口している。絶縁ノズル９は、固定された状態で作られることが可能であるが、ここで想定されているように、アーク接触子５とともに、移動可能であっても良い。
【００２２】
スイッチング・オフ動作の間に、アーク７は、周知のやり方で、アーク用スペース４内の絶縁ガスを加熱する。この加熱され、イオン化されそして加圧されたガスの大半の部分は、絶縁ノズル９から流出し、中間スペース１０の中に流れ込む。絶縁ノズル９から流れ出るこの円錐状の高温ガスの流れは、バッフル・プレート１１に衝突する。このバッフル・プレート１１は、原則として金属製であり、固定アーク接触子６に取り付けられている。この円形のバッフル・プレート１１は、高温ガスの流れの方向を変換させ、それにより、高温ガスが、直接的に軸方向前方に、排気スペース１２の中へ流れ込むことを防止する。矢印１３は、この高温ガスの、アーク用スペース４から排気領域の中へ入り次いで排気領域の中を通る 全体的な流れ方向を示している。
【００２３】
中間スペース１０は、金属製の壁面１４により、径方向に限界が定められている。絶縁ノズル９の方向に向いた側に、管状の突出部１５が設けられ、この管状の突出部１５は、壁面１４により外側方向に限界が定められた中間スペース１０より、小さい直径を有しており、壁面１４に軸方向に取り付けられている。この管状の突出部１５の中で、絶縁ノズル９の外側が軸方向にガイドされる。管状の突出部１５の反対方向に向いた側には、狭窄部１６が、中間スペース１０の壁面１４に取り付けられ、このサイドで、中間スペース１０の限界を定めている。
【００２４】
壁面１４から狭窄部１６への移行部は、半径Ｒを有し、この半径Ｒは、中間スペース１０内での高温ガスの方向の変換を助ける。４０ｋＡから７０ｋＡまでの範囲内の遮断電流に対して、２５ｍｍの範囲内の半径Ｒが選択され、その結果として、冷却された排気ガスの、約３０°の排出角度αが実現される。
【００２５】
狭窄部１６は、軸方向に伸びる金属製のフロー・チューブ１７に移行している。このフロー・チューブ１７は、ラバル管の形態で構成され、中間スペース１０の方向に向いた側でノズル狭窄部１８を有し、排気スペース１２の方向に開口している。排気スペース１２の方向における、フロー・チューブ１７の端部は、出口先端部１７ａと呼ばれる。フロー・チューブ１７は、ラバル管の形態で作られており、従って、中間スペース１０を排気スペース１２につなげる。
【００２６】
排気スペース１２は、金属製の排気ハウジング１９により限界が定められ、この排気ハウジング１９は、流れを促進するように構成され、高温ガスの流れを、１８０°まで曲げる。排気ハウジング１９の円筒状に構成された部分は、中間スペース１０とほぼ同一の外径を有しており、この部分は、フロー・チューブ１７、ガスの流れのための残された環状の断面積を有するダクト２０、及び、フロー・チューブと排気ハウジング１９の間にある既に僅かに冷却された高温ガスの周囲を取り囲んでいる。狭窄部１６の外側の壁面と排気ハウジング１９の終端部２１の間に、円筒状の出口領域が残され、この出口領域を通って、ガスが、更に冷却されて、斜め方向に遮断室スペース２２の中に流れ込む。遮断室スペース２２の中の絶縁ガスは、遮断室１の上述のアクティブな部分の周囲を取り囲み、それらを、金属エンクロージャ３に対して絶縁する。
【００２７】
中間スペース１０は、バッフル・プレート１１まで、長さＬ１を有している。バッフル・プレート１１からノズル狭窄部１８までの距離はＬ２であり、ノズル狭窄部１８から出口先端部１７ａまでのフロー・チューブ１７は、長さＬ３を有している。以下の長さの比が、この排気部の構造の冷却性能に関して、特に有利であることが見出された：
Ｌ２＝０．７＊Ｌ１
もし、排気部の構造に関して、より大きな長手方向の寸法が容易に可能である場合には、Ｌ１の７０％から１００％の値が、ここで実現されることも可能である。
【００２８】
フロー・チューブ１７の長さＬ３は、好ましくは、それが、ノズル狭窄部１８の直径の３倍に対応するように、選択される。しかしながら、満足し得る排気管容量は、もし、フロー・チューブ１７の長さＬ３が、それがノズル狭窄部１８の直径の２倍から３倍の範囲内にあるように、選択された場合にも実現される。
【００２９】
図２は、図１による遮断室の排気領域の、非常に単純化され概略化されて描かれた部分断面図を示す。この図２において、アーク用スペースからの高温ガスの流出のために決定される断面積が、示されている。
【００３０】
面積ＦＤは、絶縁ノズル９からの高温ガスの出口領域、あるいは、中間スペース１０の中への高温ガスの入口領域を示している。バッフル・プレート１１は、この面積ＦＤとほぼ同一の有効面積を有している。環状部の面積ＦＡは、バッフル・プレート１１と壁面１４の間にある領域を表わしている。面積ＦＥは、フロー・チューブ１７のノズル狭窄部１８の断面積を表わしている。
【００３１】
面積Ｆ１は、フロー・チューブ１７からの出口断面積を表わしている。この面積Ｆ１は、面積ＦＤとほぼ同一の大きさである。環状部の面積Ｆ２は、フロー・チューブ１７の出口先端部１７ａと排気ハウジング１９の間にある領域を表わしている。環状部の面積Ｆ３は、フロー・チューブ１７の狭窄部と排気ハウジング１９の仮想延長部の間にある断面積を表わしている。狭窄部１６の外側の壁面と排気ハウジング１９の終端部２１の間には、円筒状の出口領域Ｆ４が残されている。
【００３２】
上述の長さの比も有している最適な排気管デザインにおいて、面積ＦＤ、バッフル・プレート１１の面積、及び面積Ｆ１は、ほぼ同一のサイズとなるように構成される。バッフル・プレート１１の周りの環状部の面積ＦＡは、それが面積ＦＤの３０％から８０％までであるように構成される。最適の排気管容量は、ＦＡ＝５０％＊ＦＤ の関係が維持されているときに得られる。原則として、面積ＦＥ及びＦ２は、それらがＦＤの５０％から７０％までの範囲内であるように、その寸法が定められる。環状部の面積Ｆ３は、出口領域Ｆ４と同様に、面積ＦＤとほぼ同一のサイズである。
【００３３】
図３は、上述の排気領域の、可能性な更なるデザインを示している。遮断室１に要求される遮断容量に依存して、以下のテキストの中で示される変形形態は、単独でまたは２つか３つの組み合わせで使用されることが可能である。バッフル・プレート１１の上流には、第二の金属製のプレート、即ち、円形に構成されたパーフォレイテッド・プレート２３が、ここでは、組み込まれている。このプレートには、複数の開口２４が設けられている。
【００３４】
パーフォレイテッド・プレート２３とバッフル・プレート１１は、ほぼ同一の直径を有し、それらの間には、距離Ａが設けられている。これらの開口２４が、それぞれ直径Ｄ１を有し、比Ａ／Ｄ１が２の値を有しているとき、高温ガスの特に良好な冷却が実現される。しかし、Ａ／Ｄ１＝１．５から５までの全領域の中で、比較的良好な冷却結果が実現される。原則として、それらの開口２４の間の距離は、直径Ｄ１の２倍以上の範囲内に定めるべきである。
【００３５】
更なる開口２５を、フロー・チューブ１７に、ノズル狭窄部１８の下流で、設けることが可能である。これらの開口２５は、異なる形状であっても良く、フロー・チューブ１７の内側を、フロー・チューブ１７の外側の環状のスペースにつなげる。それに加えて、流れを促進するように構成されたデフレクター２６を、フロー・チューブ１７の開口に対向して、排気ハウジング１９の中に取り付けることができる。このデフレクター２６は、高温ガスの流れの１８０°の方向の変換を容易にする。
【００３６】
図４は、バッフル・プレート１１の実施形態の他の変形形態を、上面図、及び右側の部分断面図として示す。円形の金属製のバッフル・プレート１１には、ほぼ同じ深さの狭いノッチ２７が設けられ、それらは、周囲に一様に配置されている。ノッチ２７の間に残されるウイング２８は、それぞれ、風車の形状で、約３０°傾いている。このようにバッフル・プレート１１を構成することにより、高温ガスの流れの中に、特に効果的な乱流状態が実現され、それに対応して、この流れの特に良好な冷却が実現される。バッフル・プレート１１をアーク接触子６に接続するためのデバイスは、示されていない。
動作を説明するため、次に、上述の図面をより詳細に考察する。矢印１３は、アーク７により生成された高温ガスの、遮断室１の排気領域を通る全体的な流れを示している。高温ガスが絶縁ノズル９から流れ出た後、その高温ガスは、バッフル・プレート１１に衝突して、僅かに曲げられる。バッフル・プレート１１は、高温ガスからの熱エネルギーを吸収し、同様に、壁面１４も熱エネルギーを吸収する。この冷却のために、高温ガスの流れの体積が、僅かに減少する。この高温ガスは、次いで、バッフル・プレート１１の周りを流れ、狭窄部１６に衝突し、そこで、再び曲げられ、狭窄部１６の材料にエネルギーを分配することにより、更に冷却され、それにより体積が減少する。
【００３７】
バッフル・プレート１１の下流に位置している中間スペース１０の領域が、ガスの流れのための循環領域２９として、部分的に使用される。循環領域２９の面積が、破線で示された矢印３０により、概略的に示されている。この循環領域２９の中で、効果的な流れが形成され、この流れは、高温ガスと、中間スペース１０内にある温度がより低い絶縁ガスとの特に良好な混合を招来する。高温ガスと、中間スペース１０内にある温度がより低い絶縁ガスとのこの混合のために、熱エネルギーの大半が、高温ガスから取り除かれる。中間スペース１０のエッジ領域の中に生じる乱流状態は、高温ガスから規制材の材料への熱の移転を改善する。しかし、原則として、排気の冷却効果に対するそれらの寄与は、余り重要ではない。
【００３８】
更に冷却されたこの混合ガスは、次に、フロー・チューブ１７の中に流れ込み、そこで先ず、ノズル狭窄部１８により狭められる。フロー・チューブ１７が、ノズル狭窄部１８の後でラバル管の形態で広げられているので、ガスの流れの速度が、そこで増大し、それにより負の圧力が作り出されることになり、この負の圧力は、ノズル狭窄部１８を介して、ガスを更に吸い込む。この効果は、好都合にも、バッフル・プレート１１の下流に位置する循環領域２９の領域の中での、ガスの混合の強さを増大させる。フロー・チューブ１７の壁面もまた、高温ガスから熱エネルギーを吸収して、取り除く。
【００３９】
高温ガスは、先ず、アーク用スペース４から、主として軸方向に流れ出る。しかし、フロー・チューブ１７から出て来た後、高温ガスは、排気ハウジング１９により１８０°曲げられ、フロー・チューブ１７の外側で、当初の流れ方向に対して反対にガイドされる。金属製の排気ハウジング１９は、高温ガスから熱エネルギーを吸収して取り除く。この熱の移転は、ガスの方向の変換の間に必然的に形成される渦により、改善される。ガスの流れの、この完全な再方向付けは、排気領域の構造的長さを減少させ、その結果としてサイズの好都合な減少をもたらし、それにより、遮断室１のコストの減少ももたらす。
【００４０】
幾何学的な条件が許す場合には、比較的大きな排気スペース１２を設け、上記の方向変化を省略することも、容易に考え出すことができる。
【００４１】
その後で、ガスは、更に冷却され、フロー・チューブ１７の外側と排気ハウジング１９の間を、遮断室スペース２２の方向へ流れる。図２から分かるように、ガスが流れる環状部の面積Ｆ２は、この領域への入口において、環状部の面積Ｆ３よりも小さく、または、ガスがこの排気領域から流れ出るときの円筒状の出口領域Ｆ４よりも小さい。それにより、ガスの流れの速度が、大幅に減少され、その結果として、この領域でガスの圧力が僅かに増大する。
【００４２】
狭窄部１６から、壁面１４への移行部は、半径Ｒを有している。４０ｋＡから７０ｋＡまでの範囲の遮断電流のために、２５ｍｍの範囲内の半径Ｒが選択され、その結果として、冷却された排気ガスの遮断室スペース２２の中への、約３０°の排出角度αが実現される。
【００４３】
冷却された排気ガスの斜め方向の出口は、ガスの流れの中にまだ存在するかも知れないイオン化されパーティクルが、より長い経路上で、遮断室スペース２２の中に存在する冷たい絶縁ガスにより冷却されると言う結果をもたらし、その結果、それらが、電圧が掛かっているアクティブな遮断室部分と、原則として接地されている金属エンクロージャ３の間で、フラッシュ・オーバーを引き起こすことができなくなる。ガスが、円筒状に構成された出口領域Ｆ４からほぼ放射方向に流れ出るときには、全てのケースにおいて適切な絶縁強度を確保することは、可能でないこともあり得る。
【００４４】
図３に示されている遮断室１の実施形態の変形形態は、排気管の性能を改善する。バッフル・プレート１１の前に取り付けられたパーフォレイテッド・プレート２３は、バッフル・プレート１１の冷却効果を大幅に改善する。
【００４５】
他の変形形態において、フロー・チューブ１７に設けられた開口２５は、僅かに冷たいガスの、外側からフロー・チューブ１７の内側への流入を可能にする。その理由は、フロー・チューブ１７の外側のガス圧力が、その内側よりも高いからである。
【００４６】
その結果として、更なる循環領域３１（破線の矢印３２で示されている）が、ここでは、フロー・チューブ１７の中及びダクト２０の中に形成される。この循環領域３１の中で、それはまた力により作り出されるものであるが、高温及び低温ガスの更に強い混合が生じ、高温ガスのより良好な冷却が生ずる。その後に、排気ガスの流れの速度が、フロー・チューブ１７内で、再び増大する。
【００４７】
排気ハウジング１９の中に挿入されたデフレクター２６は、好都合にも、ガスの流れの反対方向への方向変換の間に、動抵抗を減少させる。それに加えて、デフレクター２６は、ガスの流れから更なる熱エネルギーを取り除く。
【００４８】
図４に示されているように、周囲に配置された狭い径方向のノッチ２７を備えた円形の金属製の バッフル・プレート１１は、高温ガスの流れの中に、特に効果的な乱流状態を発生させる。風車の形態で捩じられたウイング２８のために、流れに、回転運動が与えられ、それが、更に流れを強める。以上で説明したバッフル・プレート１１の他の実施形態と比較して、ノッチ２７を直接的に通過する高温ガスの流れは、高温及び低温ガスのより強い混合を、バッフル・プレート１１の背後の循環領域２９で引き起こし、それに対応して、より効果的な高温ガスの冷却を、この領域でもたらす。
【００４９】
全てのこれらの手段は、個別にあるいはそれらの組み合わせで、サーキット・ブレーカの遮断容量の好都合な増大をもたらす。もし、サーキット・ブレーカの容量の更なる増大を実現しようとする場合には、固定アーク接触子６と向かい合う可動アーク接触子５の排気領域の幾何学的構造が、既に述べた実施形態と同様なやり方で、デザインされる。その結果、可動アーク接触子５の側で、アーク用スペース４から遮断室スペース２２の方向に、取り除かれた高温ガスも、同様に効果的なやり方で冷却される。このことは、高温ガスの流れの体積の更なる好都合な減少をもたらす。
【００５０】
サーキット・ブレーカは、その単数または複数の遮断室の両側に、この改良された高温ガスの冷却方式が設を設けることにより、同じ寸法を有する従来のサーキット・ブレーカと比べて、極めて高い遮断容量を備える。
【００５１】
バッフル・プレート１１が無く、且つパーフォレイテッド・プレート２３が無い排気管変形形態を構成することも、容易に可能である。この排気管変形形態において、フロー・チューブ１７のみが、開口２５に設けられ、それによって、循環領域３１が、単一の循環領域として、サーキット・ブレーカの遮断またはスイッチング・オフ動作の間に形成され、この領域の中に、高温ガスの強い冷却をもたらす。この排気管変形形態もまた、フロー・チューブ１７の後での、ガスの方向変換が、有る形態でまたは無い形態で、構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、密閉型サーキット・ブレーカの第一の実施形態の、非常に単純化され概略化されて描かれた遮断室の部分断面図を示す。
【図２】図２は、図１による遮断室の排気領域の非常に単純化され概略化されて描かれた部分断面図を示す。
【図３】図３は、図１による遮断室の更なる排気管の変形形態の非常に単純化され概略化されて描かれた部分断面図を示す。
【図４】図４は、単純化されて示された排気管の詳細部の実施形態の変形形態を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・遮断室、２・・・長手方向軸、３・・・金属エンクロージャ、４・・・アーク用スペース、５，６・・・アーク接触子、７・・・アーク、８・・・矢印、９・・・絶縁ノズル、１０・・・中間スペース、１１・・・バッフル・プレート、１２・・・排気スペース、１３・・・矢印、１４・・・壁面、１５・・・管状の突出部、１６・・・狭窄部、１７・・・フロー・チューブ、１７ａ・・・出口先端部、１８・・・ノズル狭窄部、１９・・・排気ハウジング、２０・・・ダクト、２１・・・終端部、２２・・・遮断室スペース、２３・・・パーフォレイテッド・プレート、２４・・・開口、２５・・・開口、２６・・・デフレクター、２７・・・ノッチ、２８・・・ウイング、２９・・・循環領域、３０・・・矢印、３１・・・循環領域、３２・・・矢印、α・・・排出角度、Ｒ・・・半径、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・様々な長さ、ＦＤ・・・領域、ＦＡ・・・環状部の面積、ＦＥ，Ｆ１・・・領域、Ｆ２，Ｆ３・・・環状部の面積、Ｆ４・・・出口領域、Ａ・・・距離、Ｄ１・・・直径。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーキット・ブレーカであって、
このサーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされたエンクロージャの中に、長手方向軸（２）に沿って伸びる少なくとも一つの遮断室（１）を有し、且つ、
このサーキット・ブレーカは、実質的に放射対称に構成され、且つ、アーク用スペース（４）及び少なくとも二つの対応するアーク接触子（５，６）を有し、
前記アーク用スペース（４）は、排気スペース（１２）を有する少なくとも一つの排気管にアクティブに接続され、
この排気管スペースは、遮断動作の間に生成された高温ガスを冷却するために構成され、且つ、前記遮断室のスペース（２２）に接続された、
サーキット・ブレーカにおいて、
前記排気管の領域の中に、高温ガスの流動抵抗を増大させる少なくとも一つの強制的に作られる循環領域（２９，３１）が設けられたことを特徴とするサーキット・ブレーカ。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載のサーキット・ブレーカ：
− 高温ガスが、前記アーク用スペース（４）から中間スペース（１０）の中へ流れること、及び
− 前記中間スペース（１０）の中に、高温ガスの流れの中に突出する少なくとも一つのバッフル・プレート（１１）が設けられ、このバッフル・プレートの下流に第一の循環領域（２９）が形成される。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
− この中間スペース（１０）に続いて、フロー・チューブ（１７）が設けられ、このフロー・チューブは、ラバル管の形態で構成され、且つ、前記遮断室スペース（２２）に接続された前記排気スペース（１２）へ通じるノズル狭窄部（１８）を有していること、
【請求項４】
下記特徴を有する請求項３に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記中間スペース（１０）内への高温ガスの流入部と前記バッフル・プレート（１１）の間に、距離Ｌ１が設けられ、
− 前記バッフル・プレート（１１）と前記ノズル狭窄部（１８）の間に、距離Ｌ２が設けられ、且つ、
− 前記ノズル狭窄部（１８）と前記フロー・チューブ（１７）の出口先端部（１７ａ）の間に、距離Ｌ３が設けられている。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項４に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記距離の間に、下記の関係が適用され：
Ｌ２＝０．７＊Ｌ１
および／または、
− 前記フロー・チューブ（１７）の長さＬ３は、前記フロー・チューブ（１７）のノズル狭窄部（１８）の直径の、２倍から３倍までの範囲内である。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項３から５のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記バッフル・プレート（１１）は、高温ガスの前記中間スペース（１０）内への入口領域（面積ＦＤとして示される）と、ほぼ同一の有効面積であり、および／または、
− 前記フロー・チューブ（１７）の断面積は、面積Ｆ１として示され、この面積Ｆ１は、出口先端部（１７ａ）領域で、前記面積ＦＤと、同一のサイズに構成され、および／または、
− 前記バッフル・プレート（１１）と前記壁面（１４）の間に位置する環状部の面積ＦＡは、前記面積ＦＤの３０％から８０％までであり、および／または、
− 面積ＦＥは、前記フロー・チューブ（１７）のノズル狭窄部（１８）の断面積を示し、この面積ＦＥは、前記面積ＦＤの５０％から７０％までである。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項６に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記環状部の面積ＦＡは、前記面積ＦＤの約５０％である。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項１から７のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記排気スペース（１２）の中に、高温ガスの流れの方向を、１８０°まで変換する手段が設けられている。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項８に記載のサーキット・ブレーカ：
− 環状部の面積Ｆ２は、前記フロー・チューブ（１７）の出口先端部（１７ａ）と前記排気ハウジング（１９）の間の断面積を示すものであって、この面積Ｆ２は、前記面積ＦＤの５０％から７０％までであり、および／または、
− 環状部の面積Ｆ３は、前記フロー・チューブ（１７）のノズル狭窄部（１８）と前記排気ハウジング（１９）の仮想延長部の間にある断面積であって、この面積Ｆ３は、前記面積ＦＤとほぼ同一のサイズであるように構成され、および／または、
− 前記狭窄部（１６）の外側の壁面と前記排気ハウジング（１９）の終端部（２１）の間に、前記面積ＦＤとほぼ同一のサイズであるように構成された、円筒状の出口領域Ｆ４が残される。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項９に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記高温ガスは、前記遮断室のスペース（２２）の中に、排出角度αで、前記円筒状の出口領域Ｆ４を介して、導入され、且つ
− この排出角度αは、３０の範囲内である。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項８に記載のサーキット・ブレーカ：
− ラバル管の形態で構成され且つ前記中間スペース（１０）に取り付けられた前記フロー・チューブ（１７）の中に配置された前記ノズル狭窄部（１８）に続いて、
開口（２５）が、前記フロー・チューブ（１７）の壁面の中に設けられ、これらの開口は、前記フロー・チューブ（１７）の内側にガスが流入することを可能にし、その結果として、少なくとも一つの第二の循環領域（３１）が、スイッチング・オフ動作の間に、必然的に形成される。
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記バッフル・プレート（１１）は、直径Ｄ１を有する開口（２４）が設けられたパーフォレイテッド・プレート（２３）により、距離Ａで上流側に位置している。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１２に記載のサーキット・ブレーカ：
− 比Ａ／Ｄ１は、２の値を有し、且つ、
− 前記開口（２４）の間の距離は、直径Ｄ１の２倍より大きな範囲内にある。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記バッフル・プレート（１１）には、周囲に沿って一様に配置された同じ深さの狭いノッチ（２７）が設けられ、且つ、
− これらのノッチ（２７）の間に残されるウイング（２８）は、風車の形態で傾いた状態に構成される。
【請求項１】
サーキット・ブレーカであって、
このサーキット・ブレーカは、絶縁ガスで満たされたエンクロージャの中に、長手方向軸（２）に沿って伸びる少なくとも一つの遮断室（１）を有し、且つ、
このサーキット・ブレーカは、実質的に放射対称に構成され、且つ、アーク用スペース（４）及び少なくとも二つの対応するアーク接触子（５，６）を有し、
前記アーク用スペース（４）は、排気スペース（１２）を有する少なくとも一つの排気管にアクティブに接続され、
この排気管スペースは、遮断動作の間に生成された高温ガスを冷却するために構成され、且つ、前記遮断室のスペース（２２）に接続された、
サーキット・ブレーカにおいて、
前記排気管の領域の中に、高温ガスの流動抵抗を増大させる少なくとも一つの強制的に作られる循環領域（２９，３１）が設けられたことを特徴とするサーキット・ブレーカ。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載のサーキット・ブレーカ：
− 高温ガスが、前記アーク用スペース（４）から中間スペース（１０）の中へ流れること、及び
− 前記中間スペース（１０）の中に、高温ガスの流れの中に突出する少なくとも一つのバッフル・プレート（１１）が設けられ、このバッフル・プレートの下流に第一の循環領域（２９）が形成される。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
− この中間スペース（１０）に続いて、フロー・チューブ（１７）が設けられ、このフロー・チューブは、ラバル管の形態で構成され、且つ、前記遮断室スペース（２２）に接続された前記排気スペース（１２）へ通じるノズル狭窄部（１８）を有していること、
【請求項４】
下記特徴を有する請求項３に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記中間スペース（１０）内への高温ガスの流入部と前記バッフル・プレート（１１）の間に、距離Ｌ１が設けられ、
− 前記バッフル・プレート（１１）と前記ノズル狭窄部（１８）の間に、距離Ｌ２が設けられ、且つ、
− 前記ノズル狭窄部（１８）と前記フロー・チューブ（１７）の出口先端部（１７ａ）の間に、距離Ｌ３が設けられている。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項４に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記距離の間に、下記の関係が適用され：
Ｌ２＝０．７＊Ｌ１
および／または、
− 前記フロー・チューブ（１７）の長さＬ３は、前記フロー・チューブ（１７）のノズル狭窄部（１８）の直径の、２倍から３倍までの範囲内である。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項３から５のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記バッフル・プレート（１１）は、高温ガスの前記中間スペース（１０）内への入口領域（面積ＦＤとして示される）と、ほぼ同一の有効面積であり、および／または、
− 前記フロー・チューブ（１７）の断面積は、面積Ｆ１として示され、この面積Ｆ１は、出口先端部（１７ａ）領域で、前記面積ＦＤと、同一のサイズに構成され、および／または、
− 前記バッフル・プレート（１１）と前記壁面（１４）の間に位置する環状部の面積ＦＡは、前記面積ＦＤの３０％から８０％までであり、および／または、
− 面積ＦＥは、前記フロー・チューブ（１７）のノズル狭窄部（１８）の断面積を示し、この面積ＦＥは、前記面積ＦＤの５０％から７０％までである。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項６に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記環状部の面積ＦＡは、前記面積ＦＤの約５０％である。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項１から７のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記排気スペース（１２）の中に、高温ガスの流れの方向を、１８０°まで変換する手段が設けられている。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項８に記載のサーキット・ブレーカ：
− 環状部の面積Ｆ２は、前記フロー・チューブ（１７）の出口先端部（１７ａ）と前記排気ハウジング（１９）の間の断面積を示すものであって、この面積Ｆ２は、前記面積ＦＤの５０％から７０％までであり、および／または、
− 環状部の面積Ｆ３は、前記フロー・チューブ（１７）のノズル狭窄部（１８）と前記排気ハウジング（１９）の仮想延長部の間にある断面積であって、この面積Ｆ３は、前記面積ＦＤとほぼ同一のサイズであるように構成され、および／または、
− 前記狭窄部（１６）の外側の壁面と前記排気ハウジング（１９）の終端部（２１）の間に、前記面積ＦＤとほぼ同一のサイズであるように構成された、円筒状の出口領域Ｆ４が残される。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項９に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記高温ガスは、前記遮断室のスペース（２２）の中に、排出角度αで、前記円筒状の出口領域Ｆ４を介して、導入され、且つ
− この排出角度αは、３０の範囲内である。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項８に記載のサーキット・ブレーカ：
− ラバル管の形態で構成され且つ前記中間スペース（１０）に取り付けられた前記フロー・チューブ（１７）の中に配置された前記ノズル狭窄部（１８）に続いて、
開口（２５）が、前記フロー・チューブ（１７）の壁面の中に設けられ、これらの開口は、前記フロー・チューブ（１７）の内側にガスが流入することを可能にし、その結果として、少なくとも一つの第二の循環領域（３１）が、スイッチング・オフ動作の間に、必然的に形成される。
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記バッフル・プレート（１１）は、直径Ｄ１を有する開口（２４）が設けられたパーフォレイテッド・プレート（２３）により、距離Ａで上流側に位置している。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１２に記載のサーキット・ブレーカ：
− 比Ａ／Ｄ１は、２の値を有し、且つ、
− 前記開口（２４）の間の距離は、直径Ｄ１の２倍より大きな範囲内にある。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
− 前記バッフル・プレート（１１）には、周囲に沿って一様に配置された同じ深さの狭いノッチ（２７）が設けられ、且つ、
− これらのノッチ（２７）の間に残されるウイング（２８）は、風車の形態で傾いた状態に構成される。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５０２０９８（Ｐ２００８−５０２０９８Ａ）
【公表日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１３６４７（Ｐ２００７−５１３６４７）
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＨ２００５／０００２９５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１２２２０１
【国際公開日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（５０５０６３４４１）アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー (96)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＨ２００５／０００２９５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１２２２０１
【国際公開日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（５０５０６３４４１）アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー (96)
【Ｆターム（参考）】
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