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PATENTANSPRUCH
Druckgasschalter nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkolben mittels einer Zugfeder an das bewegliche Kontaktstück gekoppelt ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Druckgasschalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder einenends an einem seitlich vom beweglichen Kontaktstück abstehenden Arm und andernends an einer am Pumpkolben verankerten und durch den Körper der Blasdüse hindurch sich erstreckenden Zugstange eingehängt ist.
2. Druckgasschalter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfeder in Einschaltstellung wenigstens näherungsweise entspannt ist.
3. Druckgasschalter nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkolben mittels einer auf der dem Pumpraum abgekehrten Seite abgestützten Druckfeder gegen den Anschlag hin belastet ist.
4. Druckgasschalter nach den Unteransprüchen 1, 2 und 3.
Das Hauptpatent betrifft einen Druckgasschalter mit einem festen und einem beweglichen Kontaktstück, die in und ausser Eingriff miteinander bringbar sind, mit einer durch das bewegliche Kontaktstück im Zuge der Ausschaltbewegung freigebbaren Blasdüse, die einlassseitig mit einem einen Pumpkolben aufweisenden Pumpraum in Verbindung steht, sowie mit einem Lichtbogenraum, der mit der dem Pumpraum abgekehrten Seite des Pumpkolbens in Verbindung steht, bei welchem Druckgasschalter der als Freikolben ausgebildete Pumpkolben auf der dem festen Kontaktstück zugekehrten Seite der von diesem in einem axialen Abstand befindlichen Blasdüse angeordnet ist und in Einschaltstellung gegen einen mit dem beweglichen Kontaktstück mitbeweglichen Anschlag ansteht.
Bei den im Hauptpatent dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Pumpkolben mittels einer Feder gegen den Anschlag hin belastet, welche Feder als Druckfeder ausgebildet ist, die einerends ortsfest und andernends auf der dem Pumpraum abgekehrten Seite des Pumpkolbens abgestützt ist.
Der Sinn dieser Druckfeder besteht darin, den vom Lichtbogenraum ausgehenden und auf die im Pumpraum abgekehrte Seite des Pumpkolbens wirkenden Betätigungsdruck im Zuge der Ausschaltbewegung, d. h. wenn das bewegliche Kontaktstück sich vom festen Kontaktstück entfernt, und der Pumpkolben seinen Pumphub beginnt, zu unterstützen. Im Laufe dieses Pumphubes verringert sich jedoch die zusätzlich von der Druckfeder ausgehende Kraft, so dass - bei Freiabe der Blasdüse durch das bewegliche Kontaktstück - zunächst nur das bis dahin vorkomprimierte Löschgas die erwünschte Blaswirkung erbringt. Danach aber wirkt der vom Lichtbogen sofern bis dahin noch nicht gelöscht - ausgehende Druck auch zurück auf den Pumpraum und somit gegen die Pumpbewegung des Pumpkolbens.
Dies ist insbesondere bei der Ausschaltung vergleichsweise geringer Ströme der Fall, bei denen der ebenfalls geringere, anfängliche Druckstoss des Lichtbogens dem Pumpkolben keine ausreichende Beschleunigung und mithin kinetische Energie zu erteilen vermag, dass bei der Freigabe der Blasdüse die Massenträgheit des Pumpkolbens ausreicht, um den auf den Pumpraum zurückwirkenden Druck zu überwinden.
Bei dieser Sachlage ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Druckgasschalter des Hauptpatentes derart zu verbessern, dass der Pumphub des Pumpkolbens durch eine mit zunehmendem Weg des beweglichen Kontaktstückes ebenfalls zunehmende Hilfskraft unterstützt wird.
Dies wird bei dem vorgeschlagenen Druckgasschalter dadurch erreicht, dass der Pumpkolben mittels einer Zugfeder an das bewegliche Kontaktstück gekoppelt ist.
Im Zuge der Ausschaltbewegung wird somit die Zugfeder zunehmend gespannt und dabei nimmt ihre auf den Pumpkolben wirkende Kraft zu. Wenn der Schalthub des beweglichen Kontaktstückes grösser als der Pumphub des Pumpkolbens ist, bleibt die Zugfeder in Ausschaltstellung gespannt, und die damit gespeicherte Energie unterstützt wirksam die nachfolgende Einschaltbewegung, so dass dafür weniger Antriebsleistung erforderlich ist.
Die Zugfeder kann einerends an einem seitlich vom beweglichen Kontaktstück abstehenden Arm und andernends an einer am Pumpkolben verankerten und durch den Körper der Blasdüse hindurch sich erstreckenden Zugstange befestigt sein. Umgekehrt kann die Zugfeder einerends auch unmittelbar an der dem Pumpraum zugekehrten Seite des Pumpkolbens eingehängt und andernends an einer vom Arm des beweglichen Kontaktstückes ausgehenden, durch den Körper der Blasdüse verschiebbar hindurch sich erstreckenden Zugstange eingehängt sein. Mit Vorteil ist die Zugfeder in Einschaltstellung des Schalters wenigstens näherungsweise entspannt.
Das Vorhandensein der Zugfeder schliesst indessen bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nicht aus, dass der Pumpkolben mittels einer auf der dem Pumpraum abgekehrten Seite abgestützten Druckfeder gegen den Anschlag hin vorbelastet ist.
Durch geeignete Wahl der Charakteristiken sowohl der Druck- als auch der Zugfeder kann dadurch eine geradezu ideale Kraft-Weg-Charakteristik (bezogen auf die momentane, während der Ausschaltbewegung vorhandene Relativlage zwischen beweglichem Kontaktstück und Pumpkolben) erreicht werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sei nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur einen vereinfachten Axialschnitt der wesentlichen Bestandteile eines Druckgasschalters zeigt, und zwar in der linken Hälfte in Einschaltstellung und in der rechten Hälfte kurz vor Erreichen der Ausschaltstellung.
Soweit die funktionelle Übereinstimmung mit den Bestandteilen der im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsformen gegeben ist, sind in der Zeichnung dieselben Bezugszeichen verwendet.
Beim dargestellten Druckgasschalter 10 erkennt man das Gehäuse 11 (in diesem Falle aus Isolierstoff), in dessen oberer Stirnwand 12 ein Anschluss-Leiterstück 13 eingegossen ist, an dessen innerem Ende mittels eines Bolzens 49 das feste Kontaktstück 14 festgeschraubt ist. Dieses weist einen Kranz von federnden Kontaktfingern 15 auf, die, umgeben von der mit der Durchtrittsöffnung 44 versehenen, haubenförmigen Abbrandelektrode 43, mittels Bolzen 50 am Umfang eines durch den Bolzen 49 am Leiterstück 13 festgeschraubten Anschlussstück 51 befestigt sind. Mit den Kontaktfingern 15 ist das stiftförmige, bewegliche Kontaktstück 16 in Eingriff bringbar, das mit der Axialbohrung 35 versehen ist, deren unteres Ende über den Durchlass 36 (nur angedeutet) mit dem Aufnahme- und Speicherraum 37 für das Löschgas, beispielsweise SF6, kommuniziert.
Das bewegliche Kontaktstück 16 ist über eine Gelenkkoppel 52 mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden und steht über einen Satz federnder Kontaktfinger 65, die ebenfalls durch eine Abbrandelektrode 66 umgeben sind, in Verbindung mit einem nicht dargestellten, weiteren Anschluss-Leiterstück.
In einem axialen Abstand ist dem festen Kontaktstück 14 die Blasdüse 17 vorgelagert, deren Düsenkörper 18 mit sei
nem Aussenumfang durch nicht näher dargestellte Mittel an der Innenseite des Gehäuses 11 befestigt ist. Auf der dem festen Kontaktstück 14 zugekehrten Seite des Düsenkörpers 18 ist der mantelförmige Pumpraum 19 angeordnet, der nach aussen durch die Innenseite des Gehäuses 11 und nach innen durch die äussere Mantelfläche eines im wesentlichen fächerförmigen und einstückig mit dem Düsenkörper 18 ausgebildeten Aufsatzstückes 53 begrenzt ist. Im Pumpraum 19 ist der in der Art eines Freikolbens und ringförmig ausgebildete Pumpkolben 29 axial verschiebbar gelagert. Das Aufsatzstück 53 ist am Düsenkörper 18 über Stege 54 angeformt, zwischen denen Durchlassöffnungen 55 ausgespart sind, die einen freien Zustrom vom Pumpraum zum Einlass der Blasdüse 17 gestatten.
Im Boden des Aufsatzstückes 53 ist selbstverständlich für den Durchtritt des beweglichen Kontaktstückes 16 eine zentrale Durchlassöffnung 56 vorhanden, die praktisch denselben Innendurchmesser aufweist, wie die Blasdüse 17 an ihrer engsten Stelle. Der Raum zwischen der Innenseite des Aufsatzstückes 53 und der Abbrandelektrode 43 ist der Lichtbogenraum 25, der übrigens über die im Mantel der Abbrandelektrode 43 ausgebildeten Durchlässe 30 ebenfalls mit dem von dieser umschlossenen Raum kommuniziert.
An den freien Enden von mehreren, vom beweglichen Kontaktstück 16 radial abstehenden Auslegern 31 (in der rechten Hälfte der Zeichnung ist schematisch nur ein solcher angedeutet) ist je eine der achsparallel zum Schaltergehäuse 11 verlaufenden Schubstangen 32 befestigt, die sich verschiebbar durch Führungsbohrungen 33' im Düsenkörper 18 erstrecken, und deren oberes Ende 33 im Zuge der Einschaltbewegung als Anschlag auf die dem Pumpraum 19 zugekehrte Seite des Pumpkolbens 29 aufzuliegen kommt und diesen in seinen oberen Totpunkt verschiebt. Anderseits sind am Pumpkolben 29 mehrere Zugstangen 57 verankert (in der linken Hälfte der Zeichnung ist nur eine solche dargestellt), die sich durch den Pumpraum 19 und durch Führungsbohrungen 58 im Düsenkörper 18 erstrecken und an deren unterem, freien Ende 59 das eine Ende einer Zugfeder 60 eingehängt ist.
Das andere Ende dieser Zugfeder 60 ist an dem oberen
Ende einer von einem seitlich vom beweglichen Kontaktstück
16 abstehenden Arm 61 ausgehenden Ankerstange 62 ein gehängt.
Damit ist der Pumpkolben, der während der Ausschaltbewegung nach wie vor als Freikolben wirkt, mit einer elastischen Verbindung an das bewegliche Kontaktstück 16 gekoppelt, wobei diese elastische Verbindung eine umso grössere, im Sinne des Pumphubes wirkende, zusätzliche Kraft auf den Pumpkolben 29 ausübt, je grösser der relative axiale Abstand zwischen dem beweglichen Kontaktstück 16 bzw. der Arme 61 und dem Pumpkolben 29 selbst wird.
Der Hub des Pumpkolbens 29 ist einerseits durch eine an der Innenseite des Gehäuses 11 ausgebildete Schulter 63, anderseits durch den umfangsseitig am Düsenkörper 18 vor handenen Rand 23 begrenzt.
Wie mit gestrichelten Linien angegeben ist, kann auch bei dieser Ausführungsform als ergänzende oder flankierende
Massnahme die Druckfeder 28 vorgesehen sein. Damit ist schon am Anfang der Ausschaltbewegung - wenn die Zugfe- der 60 noch entspannt ist - eine auf den Pumpkolben 29 wir kende Zusatzkraft vorhanden, die dessen Bewegung beim
Pumphub unterstützt.
Es versteht sich, dass die anhand des dargestellten Bei spieles beschriebene Bauweise auch auf sämtliche im Haupt patent beschriebenen Ausführungsformen anwendbar ist.
Auch die Arbeitsweise des beschriebenen Druckgasschal - ters entspricht weitgehend jener der im Hauptpatent beschrie benen, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass hier die
Veränderung der auf den Pumpkolben wirkenden, zusätzli chen Federkraft gleichsinnig wie der (je nach Momentanlage) ebenfalls sich verändernde Bedarf an einer solchen zusätzli chen Kraft ist.
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PATENT CLAIM
Compressed gas switch according to the patent claim of the main patent, characterized in that the pump piston is coupled to the movable contact piece by means of a tension spring.
SUBCLAIMS
1. Compressed gas switch according to claim, characterized in that the tension spring is suspended at one end on an arm projecting laterally from the movable contact piece and at the other end on a tie rod anchored on the pump piston and extending through the body of the blower nozzle.
2. Compressed gas switch according to claim, characterized in that the tension spring is at least approximately relaxed in the on position.
3. Compressed gas switch according to claim or dependent claim 1, characterized in that the pump piston is loaded against the stop by means of a compression spring supported on the side facing away from the pump chamber.
4. Compressed gas switch according to dependent claims 1, 2 and 3.
The main patent relates to a pressure gas switch with a fixed and a movable contact piece, which can be brought into and out of engagement with one another, with a blow nozzle that can be released by the movable contact piece in the course of the switching-off movement and is connected on the inlet side to a pump chamber having a pump piston and to a Arc chamber which is in connection with the side of the pump piston facing away from the pump chamber, in which gas pressure switch the pump piston designed as a free piston is arranged on the side of the blow nozzle located at an axial distance from the fixed contact piece and in the switched-on position against one with the movable contact piece moving stop is pending.
In the preferred embodiments shown in the main patent, the pump piston is loaded against the stop by means of a spring, which spring is designed as a compression spring which is fixed at one end and at the other end on the side of the pump piston facing away from the pump chamber.
The purpose of this compression spring is to reduce the actuating pressure emanating from the arc chamber and acting on the side of the pump piston facing away from the pump chamber in the course of the switch-off movement, ie. H. when the movable contact piece moves away from the fixed contact piece and the pump piston begins to support its pump stroke. In the course of this pumping stroke, however, the additional force emanating from the compression spring is reduced, so that - when the blowing nozzle is released by the movable contact piece - initially only the extinguishing gas that has been pre-compressed up to that point produces the desired blowing effect. After that, however, the pressure emanating from the arc, if not extinguished by then, also acts back on the pump chamber and thus against the pumping movement of the pump piston.
This is particularly the case when comparatively low currents are switched off, in which the likewise lower, initial pressure surge of the arc cannot give the pump piston sufficient acceleration and therefore kinetic energy so that when the blower nozzle is released, the inertia of the pump piston is sufficient to open the pump piston the pumping chamber to overcome retroactive pressure.
In this situation, it is an object of the present invention to improve the gas pressure switch of the main patent in such a way that the pumping stroke of the pumping piston is supported by an auxiliary force that also increases with the increasing travel of the movable contact piece.
This is achieved in the proposed gas pressure switch in that the pump piston is coupled to the movable contact piece by means of a tension spring.
In the course of the switch-off movement, the tension spring is therefore increasingly tensioned and its force acting on the pump piston increases. If the switching stroke of the movable contact piece is greater than the pumping stroke of the pump piston, the tension spring remains tensioned in the switch-off position, and the energy stored with it effectively supports the subsequent switch-on movement, so that less drive power is required.
The tension spring can be fastened at one end to an arm protruding laterally from the movable contact piece and at the other end to a tie rod anchored to the pump piston and extending through the body of the blow nozzle. Conversely, the tension spring can also be hung directly at one end on the side of the pump piston facing the pump chamber and at the other end on a pull rod extending from the arm of the movable contact piece and slidably extending through the body of the blow nozzle. The tension spring is advantageously at least approximately relaxed in the on position of the switch.
However, in a further preferred embodiment, the presence of the tension spring does not preclude the pump piston from being preloaded against the stop by means of a compression spring supported on the side facing away from the pump chamber.
By suitable selection of the characteristics of both the compression spring and the tension spring, an almost ideal force-displacement characteristic (based on the momentary relative position between the movable contact piece and the pump piston that exists during the switch-off movement) can be achieved.
An embodiment of the subject matter of the invention will be described in more detail below with reference to the drawing, the single figure of which shows a simplified axial section of the essential components of a gas pressure switch, namely in the left half in the on position and in the right half shortly before reaching the off position.
As far as the functional correspondence with the components of the embodiments described in the main patent is given, the same reference numerals are used in the drawing.
In the illustrated gas pressure switch 10, the housing 11 (in this case made of insulating material) can be seen, in the upper end wall 12 of which a connecting conductor piece 13 is cast, at the inner end of which the fixed contact piece 14 is screwed by means of a bolt 49. This has a ring of resilient contact fingers 15, which, surrounded by the hood-shaped consumable electrode 43 provided with the passage opening 44, are fastened by means of bolts 50 to the circumference of a connection piece 51 screwed tightly to the conductor piece 13 by the bolt 49. The pin-shaped, movable contact piece 16, which is provided with the axial bore 35, whose lower end communicates via the passage 36 (only indicated) with the receiving and storage space 37 for the extinguishing gas, for example SF6, can be brought into engagement with the contact fingers 15.
The movable contact piece 16 is connected to a drive (not shown) via an articulated coupling 52 and is connected to a further connection conductor piece (not shown) via a set of resilient contact fingers 65, which are also surrounded by a consumable electrode 66.
At an axial distance, the fixed contact piece 14 is preceded by the blow nozzle 17, the nozzle body 18 of which is included
nem outer circumference is attached to the inside of the housing 11 by means not shown in detail. On the side of the nozzle body 18 facing the fixed contact piece 14, the jacket-shaped pump chamber 19 is arranged, which is delimited to the outside by the inside of the housing 11 and to the inside by the outer jacket surface of an essentially fan-shaped attachment piece 53 formed in one piece with the nozzle body 18. In the pump chamber 19, the pump piston 29, which is designed in the manner of a free piston and annularly, is mounted so as to be axially displaceable. The attachment piece 53 is formed on the nozzle body 18 via webs 54, between which passage openings 55 are recessed, which allow a free inflow from the pump chamber to the inlet of the blow nozzle 17.
In the bottom of the top piece 53 there is of course a central passage opening 56 for the passage of the movable contact piece 16, which has practically the same inner diameter as the blow nozzle 17 at its narrowest point. The space between the inside of the top piece 53 and the consumable electrode 43 is the arc chamber 25 which, incidentally, also communicates with the space enclosed by the passages 30 formed in the jacket of the consumable electrode 43.
At the free ends of several cantilevers 31 protruding radially from the movable contact piece 16 (in the right half of the drawing only one is indicated schematically) each one of the axially parallel to the switch housing 11 extending push rods 32 is attached, which can be moved through guide bores 33 'in Extend nozzle body 18, and the upper end 33 comes to rest in the course of the switch-on movement as a stop on the side of the pump piston 29 facing the pump chamber 19 and moves it to its top dead center. On the other hand, several tie rods 57 are anchored on the pump piston 29 (only one is shown in the left half of the drawing), which extend through the pump chamber 19 and through guide bores 58 in the nozzle body 18 and at their lower, free end 59 one end of a tension spring 60 is attached.
The other end of this tension spring 60 is at the top
End of one of a side of the movable contact piece
16 protruding arm 61 outgoing anchor rod 62 hung a.
The pump piston, which continues to act as a free piston during the switch-off movement, is thus coupled to the movable contact piece 16 with an elastic connection, this elastic connection exerting an additional force acting in the sense of the pump stroke on the pump piston 29, depending the relative axial distance between the movable contact piece 16 or the arms 61 and the pump piston 29 itself becomes greater.
The stroke of the pump piston 29 is limited on the one hand by a shoulder 63 formed on the inside of the housing 11 and on the other hand by the edge 23 on the circumference of the nozzle body 18.
As indicated with dashed lines, this embodiment can also be used as a supplementary or flanking
Measure the compression spring 28 can be provided. Thus, at the beginning of the switch-off movement - when the tension spring 60 is still relaxed - there is an additional force acting on the pump piston 29, which controls its movement during
Pumphub supported.
It is understood that the design described with reference to the example shown is also applicable to all the embodiments described in the main patent.
The mode of operation of the pressurized gas switch described largely corresponds to that described in the main patent, with the additional advantage that the
Change in the additional spring force acting on the pump piston in the same direction as the (depending on the moment system) also changing need for such an additional force.