AT394468B

AT394468B - Druckgasschalter

Info

Publication number: AT394468B
Application number: AT145486A
Authority: AT
Original assignee: Sprecher Energie Oesterreich
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1992-04-10
Also published as: CH667943A5; ATA145486A

Description

AT 394 468 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit einem festen Kontaktstück und mit einem mittels einer Antriebsstange mit dem festen Kontaktstück in und außer Eingriff bringbaren, axial beweglichen Kontaktstück, dem eine an eine Kolben-Zylinderanordnung angeschlossene Blasdüse zur Erzeugung einer auf den Lichtbogen einwirkenden Löschmittelströmung zugeordnet ist, wobei zwischen der Antriebsstange und mindestens dem einen Teil der Kolben-Zylinderanordnung eine Übertragungseinrichtung mit einer nichtlinearen Übertragungscharakteristik angeordnet ist, um im Zuge eines Ausschalthubes eine Vorkompression des Löschmittels in der Kolben-Zylinderanordnung zu erzielen.

Bei solchen Druckgasschaltem erfolgt in der Kolben-Zylinderanordnung eine Vorkompression des Löschmittels, beispielsweise SFg, deshalb, weil eine intensive Beblasung des bei einem Ausschalthub zündenden Schaltlichtbogens erst dann besonders wirksam zu dessen Löschung beiträgt, wenn sich die voneinander entfernenden Kontaktstücke etwa in der minimalen Löschdistanz voneinander befinden. Anderseits sollte im Interesse einer geringen Schalter-Antriebsleistung die Vorkompression des Löschmittels erst dann einsetzen, wenn der Schalterantrieb die beweglichen Teile des Schalters am Anfang des Ausschalthubes bereits voll beschleunigt hat.

Druckgasschalter der eingangs genannten Art, die vorstehend erwähnte Kriterien weitgehend erfüllen, sind beispielsweise aus der DE-AS 19 66 973 oder DE-OS 30 09 165 bekannt. Bei dem Schalter gemäß der DE-AS 19 66 973 ist das bewegliche Kontaktstück und der Zylinder des Kolben-Zylinderaggregates über einen übersetzenden Winkelhebel an die Antriebsstange gekoppelt, wogegen der Kolben des Kolben-Zylinderaggregates über einen überdrückbaren Kniehebeltrieb an die Antriebsstange gekoppelt ist, so daß dieser Kolben im Zuge eines Ausschalthubes eine zur Bewegung des beweglichen Kontaktstückes gegenläufige Bewegung ausführt. Ähnlich verhält es sich beim Schalter gemäß der DE-OS 30 09 165, bei dem jedoch nur der Kolben über ein überdrückbares Kniegelenk an die das bewegliche Kontaktstück und den Zylinder bewegende Antriebsstange gekoppelt ist.

Bei beiden Schaltern sind Hebelgetriebe vorgesehen, die, sofeme sie im Schaltergehäuse selbst untergebracht werden, einen großen Platzbedarf beanspruchen oder, falls sie sich außerhalb des Schaltergehäuses befinden, in einem gesonderten Getriebekasten unterzubringen sind. Falls man die Übertragungscharakteristik dieser Hebelgetriebe verändern will, um die wegabhängige Beziehung zwischen dem beweglichen Kontaktstück und der Bewegung der Kolben-Zylinderanordnung je nach Einsatz des Schalters für Sonderfälle zu verändern, sind viele Elemente der Hebelgetriebe zu ersetzen bzw. zu verändern.

Durch die in der Folge aufgezeigte erfindungsgemäße Ausführung wird bezweckt, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Übertragungseinrichtung praktisch keinen räumlichen Mehrbedarf beansprucht und bei dem nur ein Element für die Relation zwischen der Bewegung des beweglichen Kontaktstückes und jener zur Betätigung der Kolben-Zylinderanordnung maßgebend ist

Dies wird dadurch erzielt, daß die Übertragungseinrichtung einen zur Antriebsstange koaxialen, drehbaren Steuerzylinder aufweist, der mit mindestens einer ersten, schiefwinkelig zu dessen Achse verlaufenden Kulisse versehen ist, in die ein starr mit der Antriebsstange verbundener Mitnehmer eingreift, sowie mit mindestens einer zweiten Kulisse, in die ein mit dem Kolben der Kolben-Zylinderanordnung starr verbundenes Folgeglied eingreift

Dadurch, daß die erste Kulisse des Steuerzylinders schiefwinkelig zur Achse verläuft, bewirkt die geradlinige Bewegung des mit der Antriebsstange starr verbundenen Mitnehmers zwangsläufig eine Drehbewegung des Steuerzylinders, wobei dann die Form der zweiten Kulisse über das Folgeglied den Bewegungsablauf der Kolben-Zylinderanordnung bestimmt.

In bevorzugten Ausführungsformen kann das Folgeglied starr mit dem Kolben der Kolben-Zylinderanordnung verbunden sein, wogegen der Zylinder starr mit der Antriebsstange verbunden ist.

Eine gedrängte, wirtschaftlich einfache Ausführung wird erzielt, wenn der Kolben am einen Ende einer Stützhülse montiert ist, von der das in die zweite Kulisse eingreifende Folgeglied nach innen absteht, wobei die Stützhülse den Steuerzylinder umgibt, der gegen eine Axialverschiebung gesichert ist

Die zweite Kulisse kann dabei durch eine nach außen offene Führungsnut an der äußeren Mantelfläche des Steuerzylinders gebildet sein.

Die erste Kulisse kann bei diesen Ausführungsformen außerdem auch durch einen durchgehenden Schlitz im Steuerzylinder gebildet sein, wobei ein in diesen eingreifender Mitnehmer den Schlitz durchsetzt und in einen achsparallel in der Stützhülse ausgebildeten Längsschlitz eingreift.

In einer Weiterbildung kann der Steuerzylinder auf seiner gesamten Länge auf einem ortsfest koaxial zur Antriebsstange angeardneten Lagerzylinder gelagert sein, der einen durchgehenden, achsparallelen Führungsschlitz auf weist, der vom Mitnehmer durchsetzt ist

Der Bewegungsverlauf der Kolben-Zylinderanordnung ist leicht durch den Verlauf dar Kulissen steuerbar.

Die erste und die zweite Kulisse können je etwa denselben Umfangswinkel umspannen, aber auch in bezug aufeinander axial versetzt oder in Umfangsrichtung des Steuerzylinders versetzt angeordnet sein.

Dabei kann die erste Kulisse im wesentlichen die Form eines Abschnittes einer Wendellinie mit einer konstanten, mindestens 45° betragenden Steigung aufweisen.

Die Form der zweiten Kulisse kann dagegen die eines liegenden S sein, dessen Anfangs- und Endabschnitt einen Verlauf haben, der näherungsweise parallel zum zugeordneten Abschnitt der ersten Kulisse verläuft

Um eine bessere Führung und kräftemäßig verstärkte Kopplung zwischen der Antriebsstange und der Kolben-Zylinderanordnung zu erzielen, können mehrere, insbesondere zwei erste und zweite Kulissen sowie Mitnehmer -2-

AT 394 468 B und Folgeglieder vorgesehen sein, welche in je gleichmäßigen Umfangsabständen voneinander angeordnet sind.

Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Zeichnung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Schnitt durch einen schematisch daigestellten erfindungsgemäßen Druckgasschalter, links in Einschaltstellung, rechts in Ausschaltstellung, Fig. 2 eine etwa 180° umfassende Abwicklung S eines Steuerzylinders, Fig. 2a einen Schnitt längs der Linie (Α·Α) in Fig. 2, Fig. 3 eine etwa 180° umfassende Abwicklung einer weiteren AusfQhrungsvariante des Steuerzylinders, der eine geringere Bauhöhe aufweist und Fig. 4 die Abwicklung einer weiteren Ausführungsvariante des Steuerzylinders, bei dem die Beziehung zwischen der Bewegung der Antriebsstange und der Drehbewegung des Steuerzylinders nicht linear ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckgasschalter (10) weist ein Gehäuse (11) auf, das seinerseits durch ein Iso-10 lierrohr (12) gebildet ist, welches an beiden Enden durch je einen leitenden Flansch (13,14) dicht verschlossen ist, wobei mit den Flanschen (13,14) auch die nur schematisch dargestellten Anschlüsse (15,16) des Druck-gasschalters (10) verbunden sind. Durch nicht näher dargestellte Mittel ist mit dem Flansch (13) ein in das Innere des ein Löschgas unter Überdruck enthaltenden Gehäuses (11) sich erstreckendes Kontaktrohr (17) galvanisch verbunden, das den festen Leistungskontakt des Druckgaschalters (10) bildet. Koaxial zum Kontaktrohr 15 (17) ist ein mit diesem über Streben (18) galvanisch verbundenes, festes, rohrförmiges Bogen-Kontaktstück (19) vorgesehen, dessen freies Ende über das freie Ende des Kontaktrohres (17) vorsteht und mit einem Abbrandring (20) versehen ist.

Durch den Flansch (14) ist eine Antriebsstange (21) verschiebbar und dichtend aus dem Gehäuse herausgeführt, wobei Schleifkontakte (22) für eine galvanische Verbindung zwischen Flansch (14) und Antriebsstange 20 (21) sorgen. Die Antriebsstange (21) ist durch einen nicht dargestellten Antrieb im Sinne des Doppelpfeiles (23) um den Schalthub hin und her verschiebbar. An die Antriebsstange (21) schließt ein rohrförmiges Bogen-Kontaktstück (24) an, das an seinem der Antriebsstange (21) näheren Ende mit Auslaßöffnungen (25) für die Schaltgase versehen ist und an seinem freien Ende ebenfalls einen Abbrandring (26) trägt Über elektrisch leitende Streben (27), die im Bereich des Abbrandringes (26) vom Kontaktstück (24) etwa radial ausgehen, ist 25 mit diesem der Boden (28) eines elektrisch leitenden Pumpzylinders (29) verbunden, dessen Mantelfläche in ihrem Endbereich zugleich den beweglichen, mit dem Kontaktrohr (17) zusammenwirkenden Leistungskontakt des Druckgasschalters (10) bildet Der Boden (28) weist eine zentrale Auslaßöffhung (30) auf, an die der Einlaß einer Blasdüse (31) aus einem elektrischen Isoliermaterial anschließt Diese ist dem freien Ende des beweglichen Kontaktstückes vorgelagert und in Einschaltstellung des Druckgasschalters (10) (Fig. 1 links) durch das feste 30 Bodenkontaktstück (19) praktisch verschlossen.

Der Pumpzylinder (29) begrenzt zusammen mit einem in diesem verschiebbaren Kolben (32) einen Pumpraum (33), der ebenfalls mit Löschgas gefüllt ist Der Kolben (32) ist am einen Ende einer zylindrischen Stützhülse (34) befestigt, an deren anderem Ende aneinander diametral gegenüberliegenden Stellen Folgeglieder (35) befestigt sind. Diese Folgeglieder (35), die in der Fig. 1 der Einfachheit halber als angeformte Stiftstummel dar-35 gestellt sind, aber auch durch Rollen gebildet sein können, greifen je in eine nach außen offene Führungsnut (36) ein. Die Führungsnut (36) ist in die äußere Mantelfläche eines Steuerzylinders (37) eingearbeitet und bildet die zweite Kulisse, deren Verlauf noch an Hand der Fig. 2 bis 4 beschrieben wird.

Der Steuerzylinder (37) ist drehbar, jedoch axial unverschiebbar auf der Außenseite eines am Flansch (14) verankerten und koaxial zur Antriebsstange (21) angeordneten Lagerzylinders (38) gelagert. Der Lagerzylinder 40 (38) weist in diesem Ausführungsbeispiel an diametral gegenüberliegenden Stellen je einen durchgehenden, achs- parallelen Längsschlitz (39) auf. Durch jeden dieser in ihrer Länge mindestens der Länge des Schalthubes entsprechenden Längsschlitze (39) hindurch erstreckt sich ein starr mit dem Kontaktstück (24) verbundener und radial von diesem abstehender Mitnehmerstift (40). Auch dieser Mitnehmerstift (40) könnte an seinem Ende eine Rolle zur Verminderung der Reibung tragen. Durch das Zusammenwirken der Mitnehmerstifte (40) mit den 45 Längsschlitzen (39) ist das Kontaktstück (24) zusätzlich gegen Verdrehung gesichert. Die Mitnehmerstifte (40) erstrecken sich aber auch durch je einen im Steuerzylinder (37) ausgebildeten, durchgehenden Schlitz (41), der beispielsweise die Form eines Abschnittes einer sehr steilen Wendellinie aufweist und somit schiefwinkelig zur gemeinsamen Achse (42) aller beweglichen und unbeweglichen Teile des Druckgasschalters (10) verläuft. Der Schlitz (41) bildet die erste Kulisse. Daraus ergibt sich, daß bei einer Axialbewegung der Antriebsstange 50 (21) und damit des Kontaktstückes (24) sowie der Mitnehmerstifte (40) diese Elemente nicht nur an einer

Drehung verhindert werden, sondern daß darüberhinaus diese Axialbewegung über die Mitnehmerstifte (40) in eine Drehbewegung des Steuerzylinders (37) umgesetzt wird, welcher nach Maßgabe des Verlaufes der Führungsnut (36) über die Folgeglieder (35) die Axialbewegung der Stützhülse (34) sowie des Pumpkolbens (32) bewirkt. 55 Wie in Fig. 1 dargestellt, sind auch in der Stützhülse (34) an diametral einander gegenüberliegenden Stellen durchgehende, achsparallele Führungsschlitze (43) ausgebildet, in die sich die freien Enden der Mitnehmerstifte (40) erstrecken. Wegen der Längsschlitze (39) im Lagerzylinder (38) sind die Führungsschlitze (43) gegen Verdrehung gesichert, wodurch sich auch die Stützhülse (34) trotz ihrer axialen Beweglichkeit nicht verdrehen kann. 60 In Fig. 2, 2a und Fig. 3 ist eine etwa 180° umfassende Abwicklung sowie ein Schnitt des Steuerzylinders (37) gezeichnet. Der durchgehende Schlitz (41) erscheint, als Abschnitt einer sehr steilen Wendellinie, in der Abwicklung geradlinig und weist eine Steigung von etwa 45° auf. Dieser Schlitz (41) ist durch einen der Mit- -3-

Claims

AT 394 468 B nehmerstifte (40) durchsetzt. In die Führungsnut (36) greift eines der Folgeglieder (35) ein. In Einschaltstellung (Fig. 1, links) durchsetzen die Mitnehmerstifte (40) den Schlitz (41) und greifen die Folgeglieder (35) in die Führungsnut (36) je in deren in Fig. 2 rechts erscheinenden Endbereiche ein. Bewegen sich nun die Mitnehmerstifte (40) in Richtung Ausschaltstellung (Fig. 1 rechts), so wird der Steuerzylinder (37) zu einer Verdrehung in Richtung des Pfeiles (44) (Fig. 2, 3) veranlaßt. Die Folgeglieder (35), die über die Stützhülse (34) die Axialbewegung des Kolbens (32) bestimmen, bewegen sich entsprechend dem S-förmigen Verlauf der Führungsnut (36) von rechts nach links in Fig. 2, also zunächst etwa gleichsinnig wie die Mitnehmerstifte (40). Sie bewirken daher praktisch noch keine Kompression des Löschmittels im Pumpraum (33), um dann ihre axiale Bewegungsrichtung umzukehren (Kompression) und sich schließlich wieder gleichsinnig wie die Mitnehmerstifte (40) aber mit geringerer Geschwindigkeit als diese zu bewegen. Während in Fig. 2 der Schlitz (41) in bezug auf die Führungsnut (36) axial versetzt angeordnet ist, ist gemäß Fig. 3 eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung zu erkennen. Dementsprechend erlaubt die Variante gemäß Fig. 3 eine geringere Bauhöhe des Steueizylinders. Während bei der Ausführung gemäß Fig. 2 und 3 zwischen der Axialbewegung der Mitnehmerstifte (40) und der Drehbewegung des Steuerzylinders (37) wegen der konstanten Steigung des Schlitzes (41) über dessen gesamte Länge eine lineare Beziehung besteht, ist aus Fig. 4 erkennbar, daß zwischen der Axialbewegung der Mitnehmerstifte (40) und der Drehbewegung des Steuerzylinders (37) auch eine nicht lineare Beziehung hergestellt werden kann, nämlich durch eine andere Formgebung des Schlitzes (41) im Steuerzylinder (37). Bei dem in Fig. 4 dargestellten Verlauf würde sich der Steuerzylinder (37) bei der Bewegung der Mitnehmerstifte (40) zunächst langsamer, sodann schneller und dann wieder langsamer drehen. Bei dem in Fig. 4 strichliert gezeichneten Verlauf des Schlitzes (41) wird sich der Steuerzylinder (37) zunächst schneller, dann langsamer und schließlich wieder schneller drehen. In Umfangsrichtung gesehen erstrecken sich sowohl der Schlitz (41) als auch die Führungsnut (36) je um ein gleiches Bogenmaß. Dieses Bogenmaß kann bei zwei Mitnehmerstiften (40) und zwei Folgegliedem (35) und bei axial versetzter Anordnung des Schlitzes (41) und der Führungsnut (36) bis etwa 180° betragen. Maßgebend für das zu wählende Bogenmaß sind einerseits die vom Steuerzylinder (37) zur Bewegung der Folgeglieder (35) aufzubringenden Kräfte und die größte Steilheit im Verlauf der Führungsnut (36), anderseits die geringstmögliche Steigung des Schlitzes (41), über welchen die Mitnehmerstifte (40) den Steuerzylinder (37) in Drehung versetzen. Daraus geht hervor, daß die wegabhängige Übertragungscharakteristik der Kopplung zwischen der Antriebsstange (21) und der Kolben-Zylinderanordnung (29, 32) ohne ein Hebelgetriebe auskommt, und daß es für die Änderung der wegabhängigen Beziehung zwischen dem Bewegungsablauf der Antriebsstange (21) einerseits, und der Kolben-Zylinderanordnung (29,32) anderseits lediglich des Einbaues eines Steuerzylinders (37) bedarf, bei dem die Führungsnut (36) und der Schlitz (41) je einen entsprechenden Verlauf aufweisen. PATENTANSPRÜCHE 1. Druckgasschalter mit einem festen Kontaktstück und mit einem mittels einer Antriebsstange mit dem festen Kontaktstück in und außer Eingriff bringbaren, axial beweglichen Kontaktstück, dem eine an eine Kolben-Zylin-deranordnung angeschlossene Blasdüse zur Erzeugung einer auf den Lichtbogen einwirkenden Löschmittelströmung zugeordnet ist, wobei zwischen der Antriebsstange und mindestens dem einen Teil der Kolben-Zylinderanordnung eine Übertragungseinrichtung mit einer nichtlinearen Übertragungscharakteristik angeordnet ist, um im Zuge eines Ausschalthubes eine Vorkompression des Löschmittels in der Kolben-Zylinderanoidnung zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung einen zur Antriebsstange (21) koaxialen, drehbaren Steuerzylinder (37) aufweist, der mit mindestens einer ersten, schiefwinkelig zur Achse (42) der Antriebsstange (21) verlaufenden Kulisse (41) versehen ist, in die ein starr mit der Antriebsstange (21) verbundener Mitnehmer (40) eingreift, sowie mit mindestens einer zweiten Kulisse (36), in die ein mit dem Kolben (32) der Kolben-Zylinderanordnung (32,29) starr verbundenes Folgeglied (35) eingreift.
2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folgeglied (35) starr mit dem Kolben (32) der Kolben-Zylinderanordnung (32, 29) verbunden ist, wogegen der Zylinder (29) starr mit der An-triebsstange (21) verbunden ist
3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (32) am einen Ende einer Stützhülse (34) montiert ist von der das in die zweite Kulisse (36) eingreifende Folgeglied (35) nach innen absteht wobei die Stützhülse den Steuerzylinder (37) umgibt der gegen eine Axialverschiebung gesichert ist -4- AT 394 468 B
4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kulisse (36) durch eine nach außen offene Führungsnut an der äußeren Mantelfläche des Steueizylinders (37) gebildet ist
5. Druckgasschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kulisse (41) durch einen durchgehenden Schlitz im Steuerzylinder (37) gebildet ist, wobei ein in diesen eingreifender Mitnehmer (40) den Schlitz (41) durchsetzt und in einen achsparallel in der Stützhülse (34) ausgebildeten Längsschlitz (43) eingreift.
6. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (37) auf seiner gesamten Länge auf einem ortsfest koaxial zur Antriebsstange (21) angeordneten Lagerzylinder (39) gelagert ist, der einen durchgehenden, achsparallelen Führungsschlitz (39) aufweist, der vom Mitnehmer (40) durchsetzt ist.
7. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (41) und die zweite Kulisse (36) je etwa denselben Umfangswinkel umspannen.
8. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (41) und die zweite Kulisse (36) in bezug aufeinander axial versetzt angeordnet sind.
9. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (41) und die zweite Kulisse (36) in bezug aufeinander in Umfangsrichtung des Steuerzylinders (37) versetzt angeordnet sind.
10. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kulisse (41) im wesentlichen die Form eines Abschnittes einer Wendellinie mit einer konstanten, mindestens 45° betragenden Steigung aufweist.
11. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kulisse (36) die Form eines liegenden S aufweist, dessen Anfangs- und Endabschnitt einen Verlauf haben, der näherungsweise parallel zum zugeordneten Abschnitt der ersten Kulisse (41) verläuft
12. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere zwei erste (41) und zweite Kulissen (36), sowie Mitnehmer (40) und Folgeglied»* (35) vorgesehen sind, die je in gleichmäßigen Umfangsabständen voneinander angeordnet sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-