CH657228A5

CH657228A5 - Autopneumatic gas-blast circuit breaker

Info

Publication number: CH657228A5
Application number: CH703381A
Authority: CH
Inventors: Herbert Karrenbauer; Celestin Konrad; Guenter Rapp
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1981-11-03
Publication date: 1986-08-15
Also published as: DE3041801C2; DE3041801A1

Description

Die Erfindung betrifft einen autopneumatischen Druckgasschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to an autopneumatic gas pressure switch according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Druckgasschalter ist beispielsweise aus der DE-OS 27 08 546 bekannt. Bei dem bekannten Druckgasschalter ist zur Endlagendämpfung des beweglichen Leistungskontaktes eine aus einer Kunststoffscheibe und/oder einem Kompressionsraum bestehende Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Es sind auch bereits andere Schalter bekannt geworden, bei denen eine Verzögerung des beweglichen Teiles der Schalteinheit durch eine Dämpfungseinrichtung in Verbindung mit dem Antrieb bewirkt wird. Der Nachteil der Verzögerung des beweglichen Teiles der Schaltkammer durch eine äussere Dämpfungseinrichtung besteht darin, dass ein Teil der vom Antrieb abgegebenen Energie für die Ausschaltung selbst ungenutzt bleibt. Such a pressure gas switch is known for example from DE-OS 27 08 546. In the known pressure gas switch, a damping device consisting of a plastic disc and / or a compression space is provided for end position damping of the movable power contact. Other switches have also become known in which the movable part of the switching unit is decelerated by a damping device in connection with the drive. The disadvantage of decelerating the movable part of the switching chamber by an external damping device is that part of the energy given off by the drive remains unused for the switch-off itself.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art auszubilden, dass die kinetische Energie der bewegten Massen voll für die Lösch-gasströmung genutzt und damit der Wirkungsgrad des Antriebes gesteigert wird. The invention is therefore based on the object of designing a gas pressure switch of the type mentioned at the outset that the kinetic energy of the moving masses is used fully for the extinguishing gas flow and thus the efficiency of the drive is increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale erreicht. According to the invention, this object is achieved by the features characterizing patent claim 1.

Durch die erfindungsgemässe Lösung wird die Verzögerung des bewegten Teiles der Schaltkammer durch den Aufbau eines entsprechend hohen Löschgasdruckes im Zylinder bewirkt. Neben der Verbesserung des Wirkungsgrades bei der Umsetzung von Antriebsenergie in Strömungsenergie des Löschgases ergeben sich weitere folgende Vorteile: eine einfachere und kostengünstigere Konstruktion; Einsparung bei Kraftübertragungsgliedern, da die Bremskräfte nicht mehr zu den Schaltkammern übertragen werden müssen; dadurch entfällt unter anderem die ungünstige Druckbelastung von Isolierstangen; längere Bebla-surigsdauer durch breiteren Druckimpuls. Um einen für die Verzögerung ausreichend hohen Druck zu erzielen, wird der Abströmquerschnitt zur Düse für das im Zylinder komprimierte Druckmittel vor Erreichen der Endstellung vermindert. The solution according to the invention causes the moving part of the switching chamber to be decelerated by building up a correspondingly high extinguishing gas pressure in the cylinder. In addition to improving the efficiency of converting drive energy into flow energy of the extinguishing gas, there are the following advantages: a simpler and less expensive design; Savings in power transmission elements, since the braking forces no longer have to be transmitted to the switching chambers; this eliminates, among other things, the unfavorable pressure load on insulating rods; longer bleeding time due to wider pressure pulse. In order to achieve a pressure that is sufficiently high for the deceleration, the outflow cross section to the nozzle for the pressure medium compressed in the cylinder is reduced before the end position is reached.

Den Einfluss der bekannten Art der Dämpfung des beweglichen Teiles der Schalteinheit auf den Druckverlauf vor der Düse zeigt die Gegenüberstellung der Druckverläufe eines Schalters mit Dämpfung in Verbindung mit dem Antriebssystem sowie eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Schalters in Figur 1. The influence of the known type of damping of the movable part of the switching unit on the pressure curve in front of the nozzle is shown by the comparison of the pressure curves of a switch with damping in connection with the drive system and a switch according to the invention in FIG. 1.

In Figur 1 zeigt die Kurve a den Druckverlauf bei einer Dämpfung in Verbindung mit dem Antriebssytem im Leerlauf. Der Druck steigt bis zum Zeitpunkt t2 an. Anschliessend sinkt der Druck am Ende des Kompressionsvorganges zu einer Zeit t3-t2 wieder auf den Ausgangswert ab. Die Dauer des Druckabfalls wird hierbei durch eine Zeitkonstante bestimmt, die im wesentlichen von dem an Ende des Kompressionsvorganges zwischen Kompressionskolben und Düse vorhandenen Restvolumen und dem Düsenquerschnitt abhängt. In FIG. 1, curve a shows the pressure curve with damping in connection with the drive system in idle. The pressure rises until time t2. The pressure at the end of the compression process then drops back to the initial value at a time t3-t2. The duration of the pressure drop is determined by a time constant, which essentially depends on the residual volume present at the end of the compression process between the compression piston and the nozzle and the nozzle cross section.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

657 228 657 228

Den Druckverlauf bei einem gemäss der Erfindung ausgeführten Schalter zeigt die Kurve b. Bis zum Zeitpunkt ti, in dem die Reduzierung des Abströmquerschnittes einsetzt, stimmen die Druckverläufe entsprechend Kurve a und Kurve b im Kompressionszylinder überein. Von diesem Zeitpunkt an nimmt der Druck im Kompressionszylinder entsprechend Kurve b wegen des stark reduzierten Abströmquerschnittes rasch zu. Der strichpunktiert dargestellte Druck im Restvolumen zwischen Düse und Abströmquerschnitt (Kurve c) sinkt zunächst mit der Zeitkonstante, die durch Restvolumen und Düsenquerschnitt bestimmt ist, ab. Sobald der Druck im Zylinder auf derartig hohe Werte angestiegen ist, dass der Massendurchsatz trotz des verringerten Abströmquerschnittes den ursprünglichen Wert wieder erreicht, steigt der Druck vor der Düse wieder an und erreicht schliesslich ein Maximum. Danach sinkt der Druck der Zeitkonstante entsprechend wieder ab. Ein Vergleich der beiden Druckimpulse der Kurven a und c zeigt, dass der Druckimpuls bei Ausführung des Schalters gemäss der Erfindung breiter geworden ist, so dass über die für eine Kurzschlussausschaltung erforderliche Zeitdauer trotz der kurzzeitigen Einsattelung ein höherer Druck zur Verfügung steht. The curve of the pressure in a switch designed according to the invention is shown in curve b. Up to the point in time ti, at which the reduction of the outflow cross-section begins, the pressure profiles correspond to curve a and curve b in the compression cylinder. From this point in time, the pressure in the compression cylinder according to curve b increases rapidly due to the greatly reduced outflow cross section. The pressure in the residual volume between the nozzle and outflow cross section (curve c), shown in dash-dot lines, initially decreases with the time constant, which is determined by the residual volume and nozzle cross section. As soon as the pressure in the cylinder has risen to such high values that the mass flow rate reaches the original value again despite the reduced outflow cross-section, the pressure in front of the nozzle increases again and finally reaches a maximum. Then the pressure of the time constant drops accordingly. A comparison of the two pressure pulses of curves a and c shows that the pressure pulse when the switch according to the invention was implemented has become wider, so that a higher pressure is available over the period of time required for a short-circuit switch-off, despite the brief dip.

Im Falle der Ausschaltung eines Kurzschlussstromes wird abhängig von der Höhe des Stromes ein Teil des Düsenquerschnittes durch das Lichtbogenplasma verschlossen. Dadurch wird die Zeitkonstante für das Absinken des Druckes vor der Düse entsprechend verringert. Die Einsattelung des Druckverlaufes bei einer Schalterausführung gemäss der Erfindung wird dadurch geringer, so dass sich die erfindungsgemässe Dämpfung noch günstiger auswirkt. If a short-circuit current is switched off, depending on the level of the current, part of the cross-section of the nozzle is closed by the arc plasma. As a result, the time constant for the drop in pressure in front of the nozzle is reduced accordingly. The saturation of the pressure curve in a switch design according to the invention is thereby reduced, so that the damping according to the invention has an even more favorable effect.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Embodiments of the invention are shown in the drawing and described in more detail below. Show it:

Figur 1 eine Darstellung der Druckverläufe eines Schalters mit Dämpfung in Verbindung mit dem Antriebssystem und des erfindungsgemässen Schalters; 1 shows a representation of the pressure profiles of a switch with damping in connection with the drive system and the switch according to the invention;

Figur 2 einen Längsschnitt durch die Kompressionseinrichtung eines autopneumatischen Druckgasschalters mit einer ersten Möglichkeit der Ausführung der Dämpfungseinrichtung; FIG. 2 shows a longitudinal section through the compression device of an autopneumatic gas pressure switch with a first possibility of implementing the damping device;

Figur 3 eine andere Ausführung der Dämpfungseinrichtung; Figure 3 shows another embodiment of the damping device;

Figur 4 eine weitere Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung; Figure 4 shows another embodiment of the damping device;

Figur 5 eine vierte Ausführung der Dämpfungseinrichtung. Figure 5 shows a fourth embodiment of the damping device.

Bei den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Kolben 1 der Kolbenzylindereinheit feststehend und der Zylinder 2 dieser Einheit beweglich ausgeführt. Am Zylinder 2 ist der mit diesen bewegliche Kontakt 3 sowie eine Isolierdüse 4 angebracht. Der Zylinder 2 weist in seinem Kopfteil 5 Durchströmöffnungen 6 für das Löschgas auf. In the exemplary embodiments shown in FIGS. 2 to 4, the piston 1 of the piston-cylinder unit is stationary and the cylinder 2 of this unit is designed to be movable. On the cylinder 2, the movable contact 3 and an insulating nozzle 4 is attached. The cylinder 2 has 5 throughflow openings 6 for the extinguishing gas in its head part.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem feststehenden Kolben 1 eine Platte 10 mit Bohrungen 11 federnd gelagert. Zur Lagrung sind in die Platte 11 achsparallele Führungsstifte 12 eingeschraubt, die in einer Bohrung 13 im Kolben 1 gleitbar geführt sind. Konzentrisch zu den Führungsstiften 12 sind Druckfedern 14 angeordnet, die mit einer Seite an der Platte 10 anliegen und mit ihrem anderen Ende in einer Vertiefung 15 im Kolben 1 angeordnet sind. Während des Ausschaltvorgangs strömt das im Druckraum 16 des Zylinders 2 In the embodiment shown in Figure 2, a plate 10 with holes 11 is resiliently mounted on the fixed piston 1. For Lagrung 11 axially parallel guide pins 12 are screwed into the plate, which are slidably guided in a bore 13 in the piston 1. Compression springs 14 are arranged concentrically to the guide pins 12, which bear against the plate 10 with one side and are arranged with their other end in a recess 15 in the piston 1. During the switch-off process, this flows in the pressure chamber 16 of the cylinder 2

komprimierte Löschgas zunächst über die Bohrungen 6 zur Düse 4 ab. Sobald der Zylinder 2 auf die Platte 10 auftrifft, werden die Bohrungen 6 verschlossen und Löschgas kann nur noch über die Bohrungen 11 mit reduziertem Querschnitt abströmen. 5 Durch die Federn 14 wird erreicht, dass die Platte 10 der Bewegung des Zylinders 2 folgen kann. Compressed extinguishing gas from the holes 6 to the nozzle 4. As soon as the cylinder 2 hits the plate 10, the bores 6 are closed and extinguishing gas can only flow out through the bores 11 with a reduced cross section. 5 The springs 14 ensure that the plate 10 can follow the movement of the cylinder 2.

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der autopneumatische Druckgasschalter bis auf die Dämpfungseinrichtung gleich aufgebaut wie der in Figur 2 dargestellte Schal-10 ter. Bei der in Figur 3 dargestellten Dämpfungseinrichtung sind auf der Stirnfläche des Kolbens 1 Stifte 20 angebracht, die den Durchströmöffnungen 6 im Zylinder 2 gegenüber liegen. Die Stifte 20 sind konisch ausgeführt und tauchen bei der Ausschaltbewegung in die Bohrungen 6 ein. Durch geeignete Form-15 gebung der Stifte 20 kann eine einstellungsabhängige kontinuierliche Reduzierung des Abströmquerschnittes verwirklicht werden. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the autopneumatic gas pressure switch, except for the damping device, has the same structure as the switch 10 shown in FIG. In the damping device shown in Figure 3 1 pins 20 are attached to the end face of the piston, which are opposite the flow openings 6 in the cylinder 2. The pins 20 are designed conically and plunge into the bores 6 during the switch-off movement. A suitable shaping of the pins 20 enables a setting-dependent continuous reduction of the outflow cross section to be achieved.

Bei der in Figur 4 dargestellten Ausgestaltung, die wiederum von einem gleichen Schalteraufbau ausgeht, wird der Kompres-2o sionsraum zweigeteilt. Ein erster Kompressionsraum 25 wird von einer zylindrischen Ausnehmung 26 im Kolben 1 gebildet. Dieser Kompressionsraum wird von einem zylindrischen Element 27 verschlossen, das an der inneren Stirnseite des Zylinders 2 angeordnet ist und in der Ausnehmung 26 gleitend ge-25 führt ist. Das zylindrische Element 27 weist erste Durchströmöffnungen 28 auf, die den ersten Kompressionsraum 25 mit den Durchströmöffnungen 6 im Zylinder 1 verbinden und zweite Durchströmöffnungen 29 mit reduziertem Querschnitt, die einen zweiten Kompressionsraum 30 mit den ersten Durchström-30 Öffnungen 28 bzw. den Durchströmöffnungen 6 im Zylinder 2 verbinden. Bei dieser Ausgestaltung kann das Löschgas im zweiten Kompressionsraum 30 erst gegen Ende der Ausschaltung über die zweite Durchströmöffnung 29 mit reduziertem Querschnitt oder aber über einen im rechten Teil der Figur 4 35 dargestellten, zwischen der Ausnehmung 26 und dem Element 27 vorgesehenen Spalt 31 abströmen. Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform ist eine Scheibe 35 mit mehreren Öffnungen 36 vorgesehen. Die Scheibe 35 ist an einem Rohrstück 37 flanschartig angebracht. Das Rohrstück 37 weist an 40 seiner Aussenseite eine Führungsleiste 38 auf. Falls es für zweckmässig erachtet wird, können auch mehrere Führungsleisten vorgesehen werden. In the embodiment shown in FIG. 4, which in turn is based on the same switch structure, the compression space is divided into two. A first compression space 25 is formed by a cylindrical recess 26 in the piston 1. This compression space is closed by a cylindrical element 27, which is arranged on the inner end face of the cylinder 2 and is slidably guided in the recess 26. The cylindrical element 27 has first throughflow openings 28, which connect the first compression space 25 to the throughflow openings 6 in the cylinder 1 and second throughflow openings 29 with a reduced cross section, the second compression space 30 with the first throughflow 30 openings 28 and the throughflow openings 6 im Connect cylinder 2. In this embodiment, the extinguishing gas in the second compression space 30 can only flow out towards the end of the deactivation via the second throughflow opening 29 with a reduced cross section or via a gap 31 shown in the right part of FIG. 4 35 and provided between the recess 26 and the element 27. In the embodiment shown in FIG. 5, a disk 35 with a plurality of openings 36 is provided. The disc 35 is attached to a pipe section 37 like a flange. The pipe section 37 has a guide bar 38 on its outside. If it is deemed appropriate, several guide rails can also be provided.

Die Führungsleiste 38 ist Teil einer Steuereinrichtung, mit der die Drehbewegung der Scheibe 35 gesteuert wird. 45 Im Kolben 1 ist eine Öffnung 39 vorgesehen, in der das Rohrstück 37 geführt ist. Dabei greift die Führungsleiste 38 in eine entsprechende Führung 40 ein, die in der Öffnung 39 vorgesehen ist und die zusammen mit der Führungsleiste 38 die Steuereinrichtung bildet. Das Rohrstück 37 sitzt seinerseits axial so verschiebbar auf der Antriebsstange 41. Beim Ausschalten des Schalters wird über die entsprechend gestaltete Führungsleiste 38 die Platte 35 abhängig von der Stellung des Kompressionszylinders 2 gedreht. Durch diese Drehbewegung wird der Querschnitt der Abströmbohrungen 6, der anfänglich mit den Öff-55 nungen 36 in der Platte 35 übereinstimmt, auf das gewünschte Mass verringert. The guide bar 38 is part of a control device with which the rotational movement of the disk 35 is controlled. 45 An opening 39 is provided in the piston 1, in which the pipe section 37 is guided. The guide bar 38 engages in a corresponding guide 40 which is provided in the opening 39 and which, together with the guide bar 38, forms the control device. The pipe section 37 in turn is axially displaceable on the drive rod 41. When the switch is switched off, the plate 35 is rotated depending on the position of the compression cylinder 2 via the correspondingly designed guide bar 38. As a result of this rotary movement, the cross section of the outflow bores 6, which initially corresponds to the openings 36 in the plate 35, is reduced to the desired dimension.

v v

3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

657 228

1. Autopneumatic gas pressure switch with a piston-cylinder unit for compressing an extinguishing gas, the cylinder having at least one through opening for flowing through the extinguishing gas via an insulating nozzle to an extinguishing point; with a movable contact piece which is connected to the movable part of the piston-cylinder unit and a fixed contact piece; and with a drive for the movable part of the piston-cylinder unit and the movable contact piece; characterized in that for damping the moving parts (2, 3, 4) the outflow cross section of the through opening (6) to the insulating nozzle (4) is reduced by the switching movement before reaching the switch-off position.

2. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 1, characterized in that the outflow cross section is reduced only for part of the gas (Fig. 4).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Autopneumatic gas pressure switch according to one of the preceding claims, characterized in that the outflow cross section is reduced in several stages or continuously (Fig. 3, 4).

4. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 1, characterized in that between the through opening (6) in the cylinder (2) and the piston (1) of the piston-cylinder unit (1, 2), a closure element (10) resiliently mounted which has at least one through opening (11) which has a reduced cross section compared to the through opening (6) in the cylinder (2), and that the closing element (10) by means of the switching movement opens the opening (6) in the cylinder (2) except for the reduced cross section.

5. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 4, characterized in that the closure element (10) is a plate.

6. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 5, characterized in that the plate is mounted on the fixed piston (1).

7. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 6, characterized in that for mounting the plate (10) in this axially parallel guide pins (12) are provided which are slidably guided in a recess (13) of the piston (1), and that concentric to the Guide pins (12) between the plate (10) and the piston (1) compression springs (14) are arranged.

8. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 1 or 3, characterized in that on the piston (1) of the piston-cylinder unit (1, 2) at least one conical closure element (20) is attached, which as a result of the relative movement between the piston (1) and Cylinder (2) continuously closes the through opening (6) in the cylinder when it is switched off (FIG. 3).

9. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 2, characterized in that a two-part compression space is provided, and the extinguishing gas can only flow out of part of the compression space towards the end of the switch-off movement.

10. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 9, characterized in that for the division of the compression space in the piston end face a recess (26) is provided which is closed by a closure element (27) firmly connected to the cylinder (2), and that the closure element ( 27) has first throughflow openings (6) from the first compression space (25) to the insulating nozzle and second throughflow openings (29) with a reduced cross section or an annular gap (31) from the second compression space (30) to the insulating nozzle (FIG. 4).

11, characterized in that a tube (37) connected to the disc (35) is provided which sits on the drive rod (41) of the switch, a control device (38, 40) being arranged between the tube (37) and the piston is.

11. Autopneumatic gas pressure switch according to claim 1 or 3, characterized in that the throughflow opening is arranged in the head part of the cylinder and that in the cylinder a rotatably arranged with respect to the head part disc (35) is provided with at least one opening (36) with the through Opening (6) can be brought to cover (Fig. 5).

12, characterized in that the control device (38, 40) has a guide bar (38) provided on the outside of the tube (37), which engages in a corresponding guide (40) arranged in the piston.

12. Autopneumatic gas pressure switch according to claim

13. Autopneumatic gas pressure switch according to claim

14. Autopneumatic gas pressure switch according to one of claims 11 to 13, characterized in that the disc (35) is arranged in the interior of the cylinder (2).