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Druckluftschalter mit Einfach- oder Mehrfachunterbrechung pro Pol
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftschalter mit ein-oder mehrfacher Unterbrechung pro
Pol und mit die Schaltkammern tragenden und der Druckluftzufuhr dienenden Stützisolatoren, wobei in der Ausschaltstellung die Schaltkammern unter Druck stehen und durch Wegnahme des Druckes die Ein- schaltung erfolgt, mit einer in jedem einzelnen der vom Druckluftvorratsbehälter über Stützisolatoren zu den Schaltkammern bzw. Schaltkammerpaaren geführten Strömungswege auf beliebige Weise zu betäti- genden Schaltventilanordnung und mit mindestens einem Steuergerät für die zu dem Druckluftschalter gehörenden ein-oder mehreren Schaltventilanordnungen.
Der Aufbau solcher Druckluftschalter richtet sich im allgemeinen nach den geforderten Leistungen.
Für kleinere Spannungen und Leistungen können pro Pol je ein Stützisolator mit einer oder zwei Schaltkammern verwendet werden. Für höhere Spannungen und grössere Leistungen sieht man dagegen eine Mehrfachunterbrechung pro Pol in der Weise vor, dass pro Pol mehrere Stützisolatoren verwendet werden.
Die Betätigung dieser Schalter erfolgt von einem oder mehreren Steuergeräten aus, die ihre Schaltbefehle von der Schaltwarte aus erhalten.
Bei dieser Art der Betätigung der Druckluftschalter muss dafür Sorge getragen werden, dass weder Störungen in dem pneumatischen Teil des Druckluftschalters noch solche in den Übertragungsgliedern zwischen den Steuergeräten und den für den Druckluftantrieb der Schalter notwendigen Schaltventilanordnungen zu ungewollter Schalterbetätigung führen.
Dadurch, dass z. B. bei derartigen Schaltern mehrere Stützisolatoren mit ihren dazugehörigen Schaltkammern einem Druckluftvorratsbehälter zugeordnet sind, besteht die Gefahr, dass bei Schadhaftwerden eines Stützisolators und/oder einer Schaltkammer oder bei Undichtwerden eines der Druckluftbehälter, Stützisolatoren und/oder Schaltkammern, die an sich von dem Schaden nicht unmittelbar getroffen sind, in Mitleidenschaft gezogen werden, oder diese nicht betroffenen Schalterteile ungewollte Schaltbewegungen durchführen.
Um diese bei Schaltern auftretenden Schwierigkeiten, bei denen die Schaltkammern in der Ausschaltstellung unter Druck stehen, zu überwinden, ist es bereits vorgeschlagen worden, jedem Stützisolator mit seiner Schaltkammer bzw. seinen Schaltkammern einen eigenen Druckluftvorratsbehälter oder mehreren Stützisolatoren einen gemeinsamen, in Teilkammern unterteilten Druckluftvorratsbehälter und hiezu Absperrorgane zwischen der Druckluftversorgungsleitung einerseits und den Druckluftvorratsbehältern bzw. Teilkammern anderseits vorzusehen, die bei einem plötzlich auftretenden Druckunterschied zwischen den durch Druckluft versorgten Teilen des Schalters (Schaltkammer, Stützisolator, Druckluftvorratsbehälter bzw.
Teilkammer) einerseits und der Druckluftversorgungsanlage anderseits die Druckluftzuleitung zu dem Druckluftvorratsbehälter bzw. zu der Teilkammer sperrt, die dem gestörten Polteil entspricht.
Eine derartige Anordnung hat aber noch erhebliche Nachteile. Neben dem Aufwand, der in der gro- ssen Anzahl von Druckluftvorratsbehältern bzw. in der technisch schwierigen Herstellung eines Druckluftvorratsbehälters mit einzeln abschaltbaren Teilkammern besteht, arbeitet ein derartiger Schalter träge und ferner ist bei derartigen Schaltern anzustreben, dass der jeweilige Betriebszustand des Druckluftschalters unabhängig von derartigen Störungen erhalten bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, u. a. im Falle einer solchen Störung innerhalb des pneumatischen
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Teiles des Schalters den Einfluss des von der Störung getroffenen Stützisolators, der etwa beschädigten
Schaltkammer oder des undicht gewordenen Druckluftbehälters auf die übrigen nicht betroffenen Teile des Schalters auszuschalten, so dass die Störungen nicht auf die ungestörten Stützisolatoren, Schaltkam- mern und Druckluftvorratsbehälter übertragen werden können, dass also insbesondere in den ungestörten
Teilen der zur Beibehaltung des Betriebszustandes des Schalters notwendige Luftdruck erhalten bleibt.
Was hier über Störungen im pneumatischen Teil des Schalters gesagt ist, gilt auch sinngemäss für
Störungen in den Übertragungsgliedern zwischen dem Steuergerät und der Schaltventilanordnung. So sol- len z. B. die Schaltventile wegen Unterbrechung der mechanischen bzw. pneumatischen bzw. hydrau- lischen bzw. elektrischen Übertragungsglieder zwischen dem Steuergerät und dem Schaltventil nicht an- sprechen. Da sich aber derartige Störungen in gleicher Weise auf den pneumatischen Teil des Schalters auswirken, als wenn dieser selbst gestört wäre, kann sich die Erfindung auf die notwendige Ausbildung der
Schaltventilanordnung beschränken, die es ermöglicht, dass diese Schaltventile ausschliesslich auf die
Schaltbewegung des gemeinsamen Steuergerätes ansprechen, während die erwähnten Störungen ohne Ein- fluss bleiben.
Dabei müssen die Schaltventile so geschaltet sein, dass bei Undichtwerden einer Schaltkammer oder bei Bruch eines Stützisolators die ungestörten Anlageteile von der Störung nicht beeinflusst werden. Ferner muss ein Entleeren der Stützisolatoren bzw. Schaltkammern in einen etwa undicht gewordenen Druckluft- behälter unterbunden werden.
Die Schaltventile sollen in beiden Strömungsrichtungen im Falle von Störungen absperren, während gleichzeitig im Falle eines Schadhaftwerdens eines Druckluftvorratsbehälters dafür Sorge getragen werden muss, dass die anderen Druckluftvorratsbehälter des Druckluftschalters die Funktion des gestörten Behäl- ters nach dessen Abschaltung übernehmen können.
Die Erfindung besteht im Wesen darin, dass die Schaltventilanordnung ausschliesslich von den Steu- ergeräten betätigbar ist und zusätzlich Ventile an den Stützisolatoren und Druckluftvorratsbehältern vor- gesehen sind, welche abhängig von einem Mindestdruck auf Schliessung steuerbar sind, so dass bei Stö- rungen infolge Druckabsenkungen der gestörte Teil des Schalters von den nichtgestörten Teilen pneuma- tisch abgetrennt wird, ohne dass die Schaltventilanordnung beeinflusst wird, wobei die Schaltventilanord- nung als Drehschieber nach Art eines Dreiwegehahnes ausgebildet ist, der in seinen drei Stellungen einmal die Druckluftströmung vom Druckluftvorratsbehälter zur Schaltkammer freigibt,
das andere Mal die
Verbindung zwischen dem Druckluftvorratsbehälter und der Schaltkammer sperrt und den in Richtung der
Druckluftströmung nach dem Drehschieber liegenden Teil des Druckluftschalters (Schaltkammern und allenfalls Stützisolatoren) mit der Aussenluft in Verbindung setzt und das dritte Mal den in Richtung der Druckluftströmung nach dem Drehschieber liegenden Teil des Druckluftschalters vollständig abschliesst.
Wenn der Drehschieber den Einfluss der gestörten Teile des Druckluftschalters auf die ungestörten Teile ausschalten soll, dann ist es in der Regel zweckmässig, den Drehschieber an den Verbindungsstellen zwischen Schaltkammern und zugehörigen St ! 1tzisolatoren einzubauen. Der Vorteil liegt darin, dass die am Drehschieber anstehende Druckluft nur einen kurzen Weg bis zum Erreichen der Schaltstrecken zurückgelegt hat. Das wirkt sich in einer Verringerung der Schaltzeiten aus.
In einer Fortführung des Erfindungsgedankens können aber auch die Drehschieber an den Verbindungsstellen zwischen den Stützisolatoren und den Druckluftvorratsbehältern eingebaut werden. Das führt zwar gegenüber der vorgehend geschilderten Einbauweise zu grösseren Strömungswegen der an der Ventilanordnung anstehenden Druckluft, verhindert aber gegenüber den mit grösserer Wahrscheinlichkeit auftretenden Schäden an den Stützisolatoren ein Leerlaufen des zugehörigen Druckluftvorratsbehälters über die Schadenstelle und auch ein Leerlaufen des gesunden Druckluftvorratsbehälters über die allen Druckluftvorratsbehältern gemeinsame Druckluftversorgungsleitung und den schadhaften Stützisolator.
In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
Es gibt die Fig. l einen dreipoligen Druckluftschalter mit je einem Stützisolator und je einer Schaltkammer pro Pol sowie einen allen drei Polen gemeinsamen Druckluftvorratsbehälter wieder. Die Schaltkammern sind mit 2a, 2b und 2c, die sie tragenden, hohl ausgebildeten Stützisolatoren mit la, Ib und 1c bezeichnet. Der gemeinsame Druckluftvorratsbehälter trägt die Kennziffer 3. Zwischen jedem Stützisolator und dem gemeinsamen Druckluftvorratsbehälter ist je ein Drehschieber 4a, 4b und 4c angeordnet.
Alle drei Drehschieber werden vom Steuergerät 5 auf beliebige Weise gemeinsam betätigt.
Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Anordnung handelt es sich dagegen um einen Pol mit Mehrfachunterbrechung. Einem gemeinsamen Druckluftbehälter 3 sind drei Stützisolatoren la, Ib, Ic aufgesetzt, die die Schaltkammern 2a, 2b und 2c tragen. Innerhalb der Schaltkammern hat man sich ein Schaltstreckenpaar vorzustellen. Sämtliche Schaltstreckenpaare sind in Reihe geschaltet. Ferner ist auch hier
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zwischen jedem Stützisolator und dem gemeinsamen Druckluftvorratsbehälter ein Drehschieber 4a, 4b bzw. 4c geschaltet und diese drei Drehschieber werden vom gemeinsamen Steuergerät 5 her betätigt.
Die Anordnung nach der Fig. 2 ist in Fig. 3 wiederholt, allerdings mit dem Unterschied, dass nun- mehr die Drehschieber 4a, 4b und 4c an den Verbindungsstellen zwischen den Schaltkammern 2a, 2b und
2c und den Stützisolatoren la, 1b und 1c untergebracht sind.
Die Fig. 4 zeigt einen Drehschieber nach Art eines Dreiweghahnes. Der Drehschieber ist so gebaut, dass er entweder eine Verbindung zwischen Schaltkammer bzw. Stützisolator la und der Aussenluft 6 oder eine Verbindung zwischen Druckluftbehälter 3 und Stützisolator la bzw. Schaltkammer herstellt, im übrigen aber in eine Stellung überführbar ist, in der er die Schaltkammer bzw. die Schaltkammer einschliesslich des sie tragenden Stützisolators völlig in sich abschliesst.
In den Fig. 4b, 4c und 4d sind die drei Möglichkeiten der Stellungen des Drehschiebers noch einmal je für sich dargestellt. In der Stellung der Fig. 4b, d. h. in der Grundstellung, schliesst der Drehschieber die nicht wiedergegebene Schaltkammer und den sie tragenden Stützisolator völlig ab. Bei der Drehschieberstellung gemäss Fig. 4c ist die Schaltkammer über den sie tragenden StUtzisolator mit dem Druckluftvorratsbehälter verbunden, d. h. sie wird belüftet und damit unter Druck gesetzt. Diese Stellung dient somit der Trennung der innerhalb der Schaltkammer vorgesehenen Schaltstück. Schliesslich ist bei der in Fig. 4d wiedergegebenen Drehschieberstellung die Schaltkammer über den sie tragenden Stützisolator mit der Aussenluft verbunden, d. h., sie wird entlüftet.
Diese Drehschieberstellung dient somit der Kontakt- gebung, der innerhalb der Schaltkammer vorgesehenen Schaltstücke.
Alle wiedergegebenen Stellungen werden vermittels eines hier nicht näher dargestellten Antriebes hergestellt, der seine Steuerimpulse von dem Steuergerät 5 in den Fig. 1-3 erhält. Dabei werden die in den Fig. 4c und 4d wiedergegebenen Stellungen nur für jene kurze Zeit hergestellt, die der Schaltvorgang als solcher erfordert. In der übrigen Zeit nimmt der Drehschieber die in Fig. 4b wiedergegebene Stellung ein. Der Drehschieber kann nur willkürlich über das nicht näher wiedergegebene Steuergerät betätigt werden. Eine selbsttätige Stellungsänderung des Drehschiebers auf Grund irgendwelcher durch Undichtigkeit hervorgerufene Druckänderung auf der Behälter- oder Schaltkammerseite ist völlig ausgeschlossen.
Dadurch, dass der Drehschieber in der Grundstellung nach Fig. 4b geschlossen ist, wird verhindert, dass sich irgendwelche betrieblichen Störungen an beispielsweise einer Schaltkammer auf die andern Schaltkammern auswirken. Bei Defektwerden einer Schaltkammer bleibt die Druckluft im Druckluftvorratsbehälter und den gesunden Schaltkammern erhalten. Bei einer Leckage an Behältern bleibt zumindest flir eine gewisse Zeit die gemäss der Ausschaltstellung in den Stützisolatoren und Schaltkammern bzw. in den Schaltkammern anstehende Druckluft erhalten.
Ferner ist erfindungsgemäss jeder Drehschieber durch ein Zusatzventil von vorzugsweise gegenüber dem zur Löschung erforderlichen Querschnitt kleinem Durchlassquerschnitt überbrückt, wobei das Zusatzventil abhängig von einem Mindestdruck in der Schaltkammer bzw. in dem die Schaltkammer tragenden Stützisolator auf Schliessung steuerbar ist. Damit ist zunächst einmal dem Umstand Rechnung getragen, dass ein durch unvermeidbare, aber an sich geringfügige Undichtigkeiten verursachter ständiger Druckluftverlust ebenso fortlaufend gedeckt wird.
Die vorgesehene, durchabhängige Schliesssteuerung der Zusatzventile verhindert, dass im Falle der Ausschaltstellung und bei einem Schaden an einer Schaltkammer bzw. an einem der die Schaltkammern tragenden Stützisolatoren der Druckluftbehälter sowie über ihn auch die gesunden Schaltkammern und Stützisolatoren leerlaufen und damit ein Einschalten der an sich nicht vom Kammerschaden betroffenen Schaltstrecken erfolgt.
In einem weiteren Ausbau des Druckluftschalters nach der Erfindung sind die den verschiedenen Stützisolatoren eines mehrpoligen Schalters oder die den verschiedenen Stützisolatoren eines Schalterpoles mit Mehrfachunterbrechung zugeordneten Zusatzventile an eine den Druckluftvorratsbehältern gemeinsame Druckluftsammelleitung unmittelbar angeschlossen und ist die Druckluftsammelleitung mit jedem Druckluftvorratsbehälter über je ein weiteres in Abhängigkeit von einem Behältermindestdruck auf Schliessung, u. zw. vorzugsweise einstellbar steuerbares Zusatzventil, verbunden.
Damit ist erreicht, dass bei einem reinen Behälterschaden die dem Behälter aufsitzenden Stützer einschliesslich der von diesem getragenen Schalt- bzw. Löschkammern über die gemeinsame Druckluftsammelleitung aus den noch gesunden Behältern mit Druckluft versorgt werden. Dabei ist das Leerlaufen der gesunden Behälter über die kranken Behälter verhindert. Ferner ist bei Nichtunterschreitung des erwähnten Behältermindestdruckes ein gegenseitiger Druckluftausgleich der Behälter über die Sammelleitungsichergestellt.
Die Erfindung sieht ferner vor, dass jeder Druckluftvorratsbehälter mit der Druckluftversorgungsleitung über eine in Richtung Versorgungsleitung sperrende Ventilanordnung, beispielsweise über ein Rückschlag-
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ventil, verbunden ist. Es ist auf diese Weise verhindert, dass bei einem Defekt an einem Druckluftvorratsbehälter die übrigen Druckluftvorratsbehälter über die Druckluftversorgungsleitung leerlaufen.
In besonders vorteilhafter Weise ist ferner jeder Druckluftvorratsbehälter mit der Druckluftversorgungsleitung über eine Ventilanordnung verbunden, die das Abfliessen der im Druckluftvorratsbehälter gespeicherten Druckluft in die Druckluftversorgungsleitung ermöglicht, die aber ein Absinken des Behälterdruckes unter den für das Schalten erforderlichen Mindestdruck verhindert.
Diese Massnahme eröffnet die Möglichkeit, bei einer Undichtigkeit in den zwischen Steuerschrank und Schalterpolen verlautenden Speiseleitungen oder im Steuerschrank selbst den Druck in besagten Anlageteilen noch eine bestimmte Zeit lang auf einen Wert zu halten, der hinreicht, die Betriebsfähigkeit gewisser, an jene Anlageteile angeschlossener und pneumatisch beaufschlagter Hilfsvorrichtungen und damit die Schaltbereitschaft des Schalters aufrecht zu erhalten, u. zw. ohne Entleerungsgefahr für die gesunden Druckluftvorratsbehälter.
Zu den genannten Hilfsvorrichtungen gehört z. B. ein Handnotausschalter. Die Möglichkeit, die Betriebsfähigkeit besagter Hilfsvorrichtungen gegenüber Undichtigkeiten und Störungen solange wie möglich aufrecht zu erhalten, besteht auch gegenüber Störungen am druckluftliefernden Kompressor selbst. Solange wie noch der Druck in den Druckluftvorratsbehältern den für das Schalten erforderlichen Mindestdruck übersteigert, können diese gegenüber Undichtigkeiten ausgleichend wirken, so dass nach eingetretener Undichtigkeit Druck und Zeit genug verbleiben, die Hilfsvorrichtungen zu betätigen.
Der Eröffnung der obenerwähnten Möglichkeiten dient es in besonders einfacher Weise, wenn erfindungsgemäss in die an das Druckluftversorgungsnetz angeschlossene Speiseleitung jedes Druckluftbehälters ein Speiseventil eingebaut wird, das die Parallelschaltung eines Rückschlagventiles und eines Nebenventiles umfasst, das eine Verbindung am Steuerschrank und zu den ändern, an die Druckluftversorgungsleitung angeschlossenen Druckluftvorratsbehältern herstellt, sobald der Druck in dem zugeordneten Druckluftvorratsbehälter einen bestimmten, am Nebenventil vorzugsweise einstellbaren Wert übersteigt.
In Fig. 5 sind die letzterwähnten erfindungsgemässen Drucksteuermassnahmen an einem dreipoligen Druckluftschalter mit Mehrfachunterbrechung pro Pol veranschaulicht.
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sitzen zwei Stützisolatoren la, lb ; la', Ib'bzw. la", lb"auf, wobei jeder Stützisolator eine Doppelschaltkammer 2a, 2b ; 2b' ; 2a", 2b" trägt. Der unabhängige Steuerschrank ist mit 11 bezeichnet, während die zugehörige Druckluftversorgungsanlage durch den Motor M gekennzeichnet ist. Sie liefert Druckluft in die den Druckluftvorratsbehältern gemeinsame Druckluftversorgungsleitung 9. Ein Rückfluss der Druckluft aus der Druckluftversorgungsleitung in die Druckluftversorgungsanlage ist durch das Rückschlagventil 12 verhindert.
Mit den Kennzahlen 4a, 4b ; 4a', 4b' ; 4a", 4b"sind die den Stützisolatoren la, lb ; la', lb' ; la", Ib"vorgeschalteten Drehschieber bezeichnet.
8a, 8b ; 8a', 8b' ; 8a", 8b"bedeuten Zusatzventile, deren Durchlassquerschnitt nur einen Bruchteil des Durchlassquerschnittes der Drehschieber 4a, 4b ; 4a', 4b', 4a", 4b"und damit nur einen Bruchteil des zur Lichtbogenlöschung erforderlichen Querschnittes beträgt. Diese Zusatzventile sind, wie durch einen rechts-oder linksseitigen Verbindungszweig angedeutet, von den Stützisolatoren her auf Schlie- ssung steuerbar. Sie schliessen bei Unterschreitung eines an ihnen einstellbaren Mindestdruckwertes in den hohlen Stützisolatoren. Die Zusatzventile sind an eine Druckluftsammelleitung 7 angeschlossen, die ihrerseits über je ein weiteres Zusatzventil 18,28, 38 mit jedem Druckluftvorratsbehälter 3a - 3c der einzelnen Pole verbunden ist.
Auch diese Zusatzventile, über die also die den Schaltkammern aus den Druckluftvorratsbehältern zuzuführende Druckluft geleitet wird, sind abhängig von einem in den Behältern herrschenden Mindestdruck in der Weise steuerbar, dass sie bei Unterschreiten eines vorgegebenen, an ihnen einstellbaren Mindestdruckes im zugehörigen Behälter schliessen. Ferner bedeuten 13,23 und 33 Rückschlagventile, die denRlickf1uss von Druckluft aus den Behältern 3a - 3c in die Druckluftversorgungsleitung 9 sperren. Sie sind von Nebenventilen 19,29 und 39 überbrückt, die abhängig vom Behälterdruck in Richtung Druckluftversorgungsleitung 9 zur Aufrechterhaltung des Druckes in letzterer und im Steuerschrank 11 nur so lange gestatten, wie in den Behältern 3a - 3c ein bestimmter Mindestdruck nicht unterschritten wird, der für das Schalten hinreicht.
An die Stelle der Nebenventile 19,29 und 39 kann auch, wie durch punktierte Verbindungsführung angedeutet, ein einziges Ventil 10 treten, das die Drucklufts ? m- melleitung 7 mit der Druckluftversorgungsleitung 9 verbindet. Auch dieses ist druckabhängig auf Schlie- ssung steuerbar. Es schliesst, wenn der Druck in der Sammelleitung 7 einen bestimmten Mindestwert unterschreitet. Dieser Wert kann ebenfalls an dem Ventil 10 eingestellt werden.
Die Wirkungsweise ist folgende : Soll z. B. der dreipolige Schalter ausgeschaltet werden, so erfolgt dies in bekannter Weise durch die vom gemeinsamen Steuergerät ausgelöste Betätigung der Drehschieber 4a-4b". Nachdem der Ausschaltvorgang abgeschlossen ist, sorgen die Zusatzventile 8a - 8" ver-
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