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Ventileinrichtung für Druckluftschalter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der Ventileinrichtung für Lruckluftschalter, bei denen die Druckluft zum Öffnen der Kontakte in die Löschkammer geblasen und beim Schliessen der Kontakte die Luft aus der Löschkammer herausgelassen wird.
Die bisherigen Ausführungen eines solchen Ventils besitzen einige Nachteile, welche durch die Erfindung beseitigt werden sollen. Zum besseren Verständnis sei eine bekannte Ausführung der Ventileinrichtung für Druckluftschalter an der Fig. 1, welche einen Schnitt durch einen Teil des Druckluftschalters bekannter Konstruktionen darstellt, näher erläutert.
Mit 10 ist der Druckluftkessel eines Druckluftschalters bezeichnet, welcher mit der Druckluftversorgungsanlage verounden (in der Zeichnung nicht gezeigt) und normalerweise mit Druckluft einer be- stimmten Druckhöhe gefüllt ist. Dieser Druckluftbeh1ilter dient zugleich als Sockel, auf welchem die verschiedenen Teile des Leistungsschalters aufgebaut sind, was nachfolgend genauer erläutert wird. 11 ist ein Zylinder, welcher auf dem Behälter aufgebaut ist und in welchem eine Ventileinrichtung als Betätigungsorgan für den Leistungsschalter enthalten ist. Der innere Teil dieses Zylinders 11 ist über eine Öffnung 12 mit dem Druckluftbehälter verbunden. 13 zeigt einen Hohlisolator, welcher auf diesen Zylinder aufgebaut ist, um die auf Potential liegenden Teile elektrisch vom Erdpotential zu isolieren.
Dieser Isolator dient zugleich der Luftführung für die Druckluft zur nicht gezeichneten Löschkammer, welche am oberen Ende des Isolators liegt. Ausserdem dient er dazu, die Luft aus der Löschkammer in die Aussenluft herauszulassen. Um die Luft in diesen Isolator hinein-oder aus ihm herauszulassen, ist in dem Zylinder 11 ein Rohr 14 vorgesehen, das in Längsrichtung etwa in der Mitte eine Öffnung 15 besitzt, um das Innere des Rohres 14 mit dem Isolator 13 zu verbinden. Ein Stab 17, welcher an den beiden Enden je einen Kolben 18 und 19 zum Freigeben oder Verschliessen der beiden Öffnungen an den Enden des Rohres 14 trägt, ist in der Langsachse aes Rohres angeordnet.
Das Innere des Behälters 11 ist mit Hilfe der Wand 20 in eine linke und rechte Kammer aufgeteilt (21 und 22), wobei die linke Kammer 21 gewöhn- lich in Verbindung mit dem Druckluftbehälter 10 steht, während die rechte Kammer 22 durch den in ihr gleitendenKolben 19 wieder in zwei Räume unterteilt ist, von denen der linke über das Rohr 23, das Ausblasventil 24 und die Öffnung 27 in Verbindung mit der Aussenluft treten kann und der rechte über das Rohr 28 mit dem Dreiweghahn 29 in Verbindung steht. Das Ausblasventil 24 in dem Rohr 23 mit dem Kolben 26 hat der Zweck, zu verhindern, dass Staub oder Schmutz in die Kammer 22 eindringt. Der Kolben 26 bewegt sich abwärts, wenn er eiuen hohen Druck erhält, und verbindet die Öffnung 27 mit dem Rohr 23.
Um die Kolben 18 und 19 zu betätigen, ist die schon erwähnte Rohrleitung 28 vorgesehen, welche zur Rückseite des Kolbens 19 in dem Zylinder 11 führt und mittels des Dreiweghahnes 29 entweder mit dem in die Aussenluft mündenden Rohr 30 oder über eine Verbindung 31 mit dem Druckluftbehälter 10 verbindbar ist.
Fig. 1 zeigt die Ventileinrichtung im geschlossenen Zustand des Druckluftschalters. Die Leitung 28, d. h. die Rückseite des Kolbens 19, steht über dem Dreiweghahn 29 und den Rohrstutzen 30 mit der Aussenluft in Verbindung. Unter dieser Bedingung besteht auf der Rückseite des Kolbens 19 kein Druck, wogegen ein hoher Druck auf der linken Seite des Kolbens 18 liegt. Die Kolben 18,19 sind somit in dieser rechten Endlage gehalten.
Um die Kontakte zu öffnen, wird der Dreiweghahn 29 so betätigt, dass er die Leitung 31 mit der
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Leitung 28 verbindet und Druckluft von dem Behälter 10 auf die Rückseite des Kolbens 19 im Zylinder 11 gelangt. Auf diese Weise wird die rechte Seite, also die Rückseite des Kolbens 19, dem gleichen Druck : unterworfen, der auf die linke Seite des Ventils 18 wirkt. Indessen ist wegen des Wirkungsqmrschnittes des Kolbens 19, welcher grösser ist als derjenige des Ventils 18, wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, die wirksame Kraft auf die Stang-, 17 durch den Kolben 19 grösser als durch den Kolben 18. Die Kolben- stange 17 wird daher'durch die Differenz beider Kräfte nach links bewegt.
Daher öffnet der Kolben 18 die linke Öffnung des Rohres 14, während der Kolben 19 sich der rechten Öffnung nähert. Infolgedessen ge- langt Druckluft aus dem Druckluftbehälter in den Isolator 13, und die Löschkammer und die Kontakte wer- den getrennt. Hiebei geht aber ein Teil der Druckluft im Rohr 14 über die rechte Öffnung an die Aussenluft verloren, solange das Rohr 23 an. der rechten Öffnung noch nicht durch den Kolben 19 geschlossen ist.
Dieser Verlust an Druckluft verringert die Menge, welche in die Löschkammer gelangen soll und verlangsamt daher die Öffnungsgeschwindigkeit des Kontaktes. Es ist allgemein bekannt, dass Druckluftschalter eine hohe Unterbrechungsgeschwindigkeit der elektrischen Leistung gegenüber andemSchalterarten besitzen, aber diese ist In einem Druckluftschalter obiger Bauart joch nicht völlig ausgenutzt.
Soll der Schaltei. wieder geschlossen werden, so muss die in der Löschkammer befindliche Luft herausgelassen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Leitung 28, d. h. die Rückseite des Kolbens 19 mit der Atmosphäre durch Einstellung des Dreiweghahnes 29 in Verbindung gebracht wird. Unter dieser Bedingung ist auf der Rückseite des Kolbens 19 kein Druck, während ein hoher Druck auf seiner linken Seite liegt.
Hiedurch wird die Bewegung beider Kolben verursacht, die Kolbenstange 17 bewegt beide Kolben nach rechts und schliesst die linke Öffnung des Rohres 14 durch den Kolben 18 ab, wobei die rechte Öffnung mit der Aussenluft durch das Ausblasventil 24 verbunden wird, so dass die auf der linken Seite des Kolbens 18 nun anstehende Druckluft die Kolben 18,19, wie oben beschrieben, wieder in der rechten EndlageFig. 1) hält. Auf diese Weise erhalten das Innere des Isolators 13 und die Löschkammei Atmosphärendruck, und die Kontakte gehen in die geschlossene Stellung. Während der Kolbenbewegung von links nach rechts ist selbstverständlich abermals Druckluft aus dem Kessel 10 verloren gegangen.
Wie oben erklärt, bewirkt das Ausblasventil 24, dass das Eindringen von Staub und Schmutz in das Innere des Leistungsschalters verhindert wird. Anderseits aber bringt die bekannte Anordnung den Nachteil mit sich, dass ein Teil der wirksamen Druckluft beim Beginn der Kontaktöffnung in die Atmosphäre entweicht, wodurch ein Verlust von Druckluft und dadurch eine Verzögerung der Kontaktöffnung entsteht.
Es ist nun Ziel der Erfindung, die oben genannten Mängel der bisherigen Ausführung einer Ventilenrichtung für Druckluftschalter zu beseitigen und eine Verbesserung vorzusehen, durch die kleinere Verluste an Druckluft und höhere Öffnungsgeschwindigkeit der Kontakte des zu steuernden Schalters gewährleistet sind.
In einem Druckluftschalter, bei welchem Druckluft in die Löschkammer zum Öffnen der Kontakte hineingeblasen und zum Schliessen der Kontakte aus der Kammer ausgeblasen wird, ist ein Ventil vorgesehen, welches in einem Luftdurchlass zwischen dem Druckluftbehälter und der Löschkammer zum Öffnen und Schliessen dieses Durchlasses angeordnet ist. Mit ihm ist ein Kolben verbunden, welcher zum Öffnen des Ventils unter Einfluss der Druckluft die Öffnungsbewegung des Ventils dadurch bewirkt, dass die Wirkung der Druckluft auf ilm nachlässt.
Ausserdem ist erfindungsgemäss ein weiteres Ventil mit diesem Kolben verbunden, welches in dem Luftweg zwischen Löschkammer und Aussenluft angeordnet ist und welches schliesst, solange Druckluft auf den Kolben wirkt-, und öffnet, wenn die Druckluft beim Ausblasen aus der Löschkammer weggenommen wird.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Ausführung nach dem Erfindungsgedanken, in welcher die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind. Dort ist die rechte Kammer 22 des Zylinders 11 unmittelbar mit der Aussenluft über die Öffnung 23 verbunden. Um das Einlassventil 18 zu betätigen, ist ein Kolben 32 in der Kammer 22 vorgesehen, an dem die Stange 33 befestigt ist, welche in die Betätigungsstange : ;'7 des Ventils 18 mit Längsspiel eingepasst ist. Zum Schliessen und Öffnen der rechten Öffnung des Rohres 14 ist ein Ventil 34 vorgesehen. welches gleitend auf der Kolbenstange 33 angebracht ist und einen Ventilsitz 35 besitzt, welcher die rechte Öffnung des Rohres 14 hermetisch abschliesst.
Ausserdem trägt es einen an der Innenwand der Kammer 22 geführten Flansch 36, sowie einen zylindrischen Teil 37, welcher sich von diesem Flansch aus gesehen nach rechts erstreckt, mit seiner Innenfläche dem Kolben 32 als Führung dient und selbst durch die innere Fläche des gegen die Mitte der Kammer 22 vorspringenden Ringes 38 geführt ist. Durch diese Anordnung wird von der Kammer 22 eine Kammer 22'abgetrennt, welche umgrenzt ist durch den Flansch 3G, den zylindrischen Teil 37 des Ventiles 34, die innere Wand der Kammer 22 und den Ring 38. Die Kammer 22'ist durch Öffnungen 52 in dem Ring 38 mit dem rechts des
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weichen.
Dadurch wird der Druck, welcher auf den Flansch 36 des Ventils 34 gewirkt hat, entfernt, und das Ventil 34 ist gezwungen, unter dem Druck der Luft im Isolator und der Löschkammer nach rechts zu gehen und die rechte Öffnung des Rohres 14 schnell zu öffnen. Die Druckluft im Isolator und in der Lösch- kammer wird dadurch über die Öffnung 23 in die Aussenluft entlassen. Auf diese Weise werden die Kon- takte geschlossen.
Durch Bewegung des Ventils 34 nach rechts sind die Öffnungen 40 im Zylinder 37 wieder durch die gleitende Oberfläche des Kolbens 32 geschlossen, doch erfolgt kein Zusammendrücken der in der Kam- mer 22'befindlichen Luft, das die Bewegung des Ventils 34 nach rechts verhindern würde, weil Längs- rillen 48, welche sich auf den äusseren Umfang des Zylinders 37 befinden, in dieser Stellung des Ven- tils 34 die Kammer 22'mit der. Rückseite des Kolbens verbinden. Durch die Rechtsbewegung des Ven- tils 34 wird die Feder 47 zusammengedrückt.
Wenn die Luft aus dem Isolator und der Löschkammer zum wesentlichen Teil entwichen ist, wird der Druck auf den Ventilsitz des Ventils 34 so gering, dass es sich unter dem Einfluss der Feder 47 nach links bewegt und die rechte Öffnung des Rohres 14 schliesst. Bie- durch wird das Eintreten von äusserem Schmutz und Staub in den Isolator und die Löschkammer wirksam verhindert.
Es ist also gewährleistet, dass auch beim Schliessen der Kontakte keine Druckluft aus dem Kessel 10 unmittelbar ins Freie entweicht, weil das Ventil 34 von der rechten Öffnung des Zylinders 14 nur in geschlossenem Zustand des Ventils 18 abgehoben ist.
Entsprechend dieser Erfindung sind viele Vorteile vorhanden, die darin bestehen, dass kein Teil der Druckluft zur Beblasung des Schalters während des Öffnens des Ltdstungsschalters unnötig in die Aussenluft gelassen wird, und dass das Aufbauen des Druckes beschleunigt wird und eine sehr rasche Unterbrechung möglich wird, sowie, dass äusserer Schmutz und Staub vom Leistungsschalter femgehalten wird.
Es ist klar, dass, die Erfindung nicht begrenzt ist auf das beschriebene Ausführungsbeispiel, sondern dass viele Möglichkeiten vorhanden sind, den Erfindungsgedanken auf andere Weise zu verwirklichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventileinrichtung für Druckluftschalter, bei denen zum Öffnen der Kontakte Druckluft aus einem Druckluftbehälter in die Löschkammer eingeblasen und zum Schliessen der Kontakte aus der Löschkammer in die Atmosphäre ausgelassen wird, wobei die Einrichtung in jeden dieser zwei Luftwege ein Ventil aufweist, deren Ventilteller einen gemeinsamen Antriebskolben besitzen, der zum Öffnen der Kontakte des Schalters mit Druckluft aus dem genannten Behälter beaufschlagt, zum Schliessen der Kontakte von dieser Beaufschlagung entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der zwei Ventile bei geschlossene.
Schalter den ihm zugeordneten Luftweg verschliesst, wobei der Teller des ersten Ventils wenigstens beim Öffnungsvorgang dieses Ventils (18) bewegungsschlüssig, der Teller des zweiten Ventils (35) hingegen elastisch (z. B. durch Zwischenschaltung einer Feder 47) mit dem Antriebskolben (32) verbunden ist, dass ferner beim Beaufschlagen des Antriebskolbens (32) zum Öffnen des ersten Ventils (18) gleichzeitig der Teller des zweiten Ventils (35) über ein Rückschlagventilt {37) eine Beaufschlagung im Sinne des Anpressens gegen seinen Sitz erfährt, und dass schliesslich der Antriebskolben (32) ein Ventil S0 steuert,
dass es bei Wegnahme der Druckluft vom Antriebskolben tv321 erst nach dessen Rückkehr In die Ausgangslage, d. h. somit nach Schliessen des ersten Ventils (18), der auf dem zweiten Ventilteller (35) lastenden Druckluft das Abströmen in die Atmosphäre gestattet, so dass die im Schalterinneren (Löschkammer uud Isolator) befindliche Druckluft unter Spannen der elastischen Kupplung des zweiten Ventils zu entweicher vermag, wonach auch der Teller dieses Ventils (35) wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt.