DE1018953B

DE1018953B - Schnellausloesevorrichtung

Info

Publication number: DE1018953B
Application number: DEE8916A
Authority: DE
Inventors: Horst Lehmann
Original assignee: Emag Elektrizitaets GmbH
Current assignee: Emag Elektrizitaets GmbH
Priority date: 1954-04-23
Filing date: 1954-04-23
Publication date: 1957-11-07

Description

Zahlreiche verschiedenartige Vorgänge in der Technik bedürfen für ihren Ablauf einer möglichst verzögerungsarmen Auslösung. Für sie besteht somit die Aufgabe, eine schnell reagierende Auslöseeinrichtung einzusetzen, damit der Vorgang mit der geritigstmögliehen Verzögerung seine volle Ablaufgeschwindigkeit besitzt oder erlangt.

Man bedient sich für solche Zwecke eines Kraftbzw. Energiespeichers, der als solcher der dem Ablaufvorgang dienenden Vorrichtung vorgeschaltet ist und der selbst auszulösen ist. Die dafür gebräuchlichen Auslöseeinrichtungen arbeiten für manche Zwecke zu langsam. Es gibt Vorgänge, welche einen Auslöseimpuls verlangen, der zu seinem eigenen Ablauf weniger als 1 Millisekunde benötigt. Beispielsweise in elektrischen Kurzschließern, beim Ausschalten von Schnellschaltern, aber auch bei zahlreichen anderen Schnellauslösungen sind derart rasch arbeitende Vorrichtungen erforderlich. Um einen derart schnell reagierenden Auslöser handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung.

Es ist vorgeschlagen worden, im Auslöser eine Sprengstoffkapsel auswechseln d. h. erneuerbar einzusetzen, die beim Auslösevorgang zerreißt und dabei einer mit Federkraft wirksamen Schließvorrichtung den Weg frei macht. Die Zündung der Sprengladung erfolgt dabei beispielsweise über eine elektrische Zündleitung. Das Arbeiten mit Sprengkörpern unterliegt jedoch besonderen Bestimmungen und erfordert verteuernde Sicherungsvorrichtungen, auch im Hinblick auf ihre Lagerung.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie betrifft eine Auslösevorrichtung für ein äußerst schnelles Ingangsetzen eines Vorganges, die mit einem Energiespeicher für die Durchführung des Ablaufes des Vorganges und mit einem auswechselbaren Sperrglied ausgestattet ist, dessen rasche Zerstörung im gewünschten Augenblick erfolgen soll. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, daß als Sperrglied ein durchgehend fester, auch unter Normalverhältnissen unter innerer Spannung stehender Körper Verwendung findet. Bei bestimmter mechanischer Beanspruchung verliert dieser seinen Zusammenhalt und stürzt gewissermaßen in sich zusammen. Diese Formzerstörung erfolgt nicht explosiv in einer Weise wie beim obenerwähnten Sprengkörper, sondern es ist eine Zerstörung des Sperrkörpers in sich, der beispielsweise in Körner oder Staub oder Splitter od. dgl. zerfällt und somit seine bis dahin erfüllte Aufgabe, als sperrender Körper zwischen zwei mechanischen Gliedern, -z. B. Hebeln, Bolzen, Kolben usw., zu λνΪΓΐϊεη, nicht mehr zu erfüllen vermag.

Zwar sind Sperrkörper für Auslösevorrichtungen bekanntgeworden, die aus hohlen Glaskörpern be-Schnellauslösevorrichtimg

Anmelder:

EMAG Elektrizitäts-Gesellschaft m.b.H., Frankfurt/M.

Horst Lehmann, Braunschweig,
ist als Erfinder genannt worden

stehen, welche mit Flüssigkeit gefüllt sind. Diese Glaskörper haben die Aufgabe, als Temperatursicherung zu wirken, indem bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur durch den Expansionsdruck der Flüssigkeit bzw. des entstehenden Dampfes der Glaskörper zersprengt und damit die Sperre aufgehoben wird. Gegenüber diesen bekannten Sperrgliedern, welche nur als Temperatursicherungen Verwendung finden können, können die Sperrglieder nach der Erfindung auch durch andere Ursachen ausgelöst werden. Bei ihnen wird mit sehr geringen Kräften eine teilweise Zerstörung des Sperrkörpers herbeigeführt, wodurch infolge des Zerfalls des Sperrkörpers sehr große Kräfte, die den Sperrkörper vorher druckmäßig beansprucht haben, frei werden.

Einen weiteren Vorteil erkennt man bei erfindungsgemäß ausgebildeten Sperrkörpern durch Betrachtung des zeitlichen Verlaufes des Ansprechvorganges. Die Sperrkörper der bekannten Art, welche als Temperatursicherungen wirksam sein sollen, müssen eine mehr oder minder große zeitliche Trägheit aufweisen. Sie können mit Sicherheit erst dann ansprechen, wenn die Flüssigkeit so weit erwärmt ist, daß der Druck im Innern der Sperrkörper jenen Grenzwert erreicht hat, welcher zur Zerstörung der Glashülle notwendig ist. Im Gegensatz dazu stehen erfindungsgemäß ausgebildete Sperrkörper, welche infolge des inneren Spannungszustandes, in dem sie sich dauernd befinden, im

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Falle der Verletzung einer Fläche sofort zerfallen. fläche des Glaskörpers vorgesehen sein, etwa durch Dieser Zerfall erfolgt in der Größenordnung von Aufschlagen einer Diamantspitze od. dgl. Auch hier Bruchteilen einer Millisekunde. ist es möglich, die Schlagbewegung der Diamantspitze

Als Körper, der in der vorbeschriebenen Weise elektromagnetisch zu betätigen und im Falle einer wirksam ist, wird erfindungsgemäß in die Auslösevor- 5 elektrischen Schaltanlage od. dgl. einen aus Netzvorrichtung ein unter innerer Spannung stehender Glas- gangen abgeleiteten Impuls direkt oder indirekt dazu tropfen als Sperrkörper eingesetzt. Die Eigenspan- zu verwenden, den Elektromagnet zu erregen, nung wird ihm zweckmäßigerweise bei seiner Erzeu- Ein weiterer Vorschlag zur Betätigung der Aus-

gung erteilt, lösevorrichtung besteht darin, Glastropfen zu ver-

Es ist bekannt, daß in Wasser abgeschreckte Glas- io wenden, auf die ganz oder teilweise eine dünne Metropfen sehr hohe innere Spannungen aufweisen, die tallschicht aufgebracht ist. Die Zertrümmerung des sich in erstarrtem Zustand nicht ausgleichen oder Glaskörpers kann man in diesem Falle mittels lösen können. Um derartige Glastropfen handelt es örtlicher Induktionserhitzung durch Hochfrequenz, sich bei der Erfindung. vorzugsweise in Form einer Kondensatorentladung,

Diese Glastropfen zerplatzen schlagartig in feinste 15 erzielen. Bekanntlich kann man kleine Stahlteile Teilchen, wenn man ihre Oberfläche bzw. Außenhaut mittels Induktionserhitzung in überaus kurzer Zeit, mechanisch an einer beliebigen Stelle zerstört oder etwa in 10~~⁴ Sekunden, erhitzen. Bei solch einem Erunterbricht. Ebenso vollständig ist eine solche schlag- hitzungsvorgang werden auf der Oberfläche des Sperrartige Zerstörung des ganzen Tropfens, wenn man körpers Wärmedehnungen entstehen, die ausreichen, den mit ihm verbundenen, bei der Herstellung mit- 20 um die Zertrümmerung des Körpers einzuleiten. Die entstandenen schwanzförmigen Ansatz abbricht. Der erwähnte Induktionserhitzung wird man dabei Vorgang breitet sich mit sehr hoher Geschwindigkeit, wiederum von bestimmten elektrischen Größen, z. B. schätzungsweise etwa mit Schallgeschwindigkeit, über in einem Verteilernetz, ableiten.

den gesamten Glaskörper aus. Es ist weiter auch möglich, Glastropfen od. dgl. als

Es liegt im Rahmen der Erfindung, statt Glas ein 25 Sperrkörper anzuwenden, in deren Inneres ein oder anderes Material zu wählen, welches einem daraus ge- mehrere Metallteilchen beim Erzeugungsprozeß einbildeten Sperrkörper jene innere Spannung verleiht geschmolzen wurden. Bei einer Erwärmung durch die und ihn dadurch befähigt, bei einem Angriff in feinste rasch wirkende vorerwähnte Induktionserhitzung erTeilchen zu zerfallen. Naturgemäß ist es auch ohne folgt ein Ausgleich des inneren Spannungspotentials Belang, welches Herstellungsverfahren für solchen 3a durch die sofortige Ausdehnung des besagten ein-Sperrkörper angewandt wird. geschmolzenen Metallteilchens.

Nach dem gegenwärtigen Stande der Technik ist es In Weiterverfolgung des der Erfindung zugrunde

ohne weiteres möglich, Glaskörper der vorerwähnten gelegten Gedankens kann statt des beschriebenen Glas-Art bis zu einer Größe von etwa 15 mm Durchmesser tropf ens und anderer ihm äquivalenter spannungsherzustellen. Die Erfindung erschöpft sich nicht in der 35 geladener Sperrträger auch ein Körper Verwendung Verwendung solcher Größen. Eine praktische Anwen- finden, der ein Vakuum in sich birgt. Bei der Zerdung solcher Glastropfen ist bisher nicht bekannt- störung seiner Oberfläche erfolgt eine Implosion, geworden, insbesondere nicht für Sperrkörper in Aus- Solche Körper sind in beliebiger Größe herstellbar, lösevorrichtungen. Sk werden zu bevorzugen sein, wenn bauliche Ver-

Um die Eigenschaften solcher Glaskörper für eine 4° hältnisse die Anwendung vergleichsweise großer Auslöseeinrichtung verwenden zu können, insbeson- Sperrkörper erfordern.

dere also für ihren Einsatz als Sperrkörper im Ab- Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo es

laufgetriebe eines Auslösers, ist es notwendig, daß sie angängig ist, nach einer erfolgten Auslösung, z. B. eine genügend hohe Belastung ertragen. Versuche Kurzschließung, Ausschaltung usw., so viel Zeit bis haben ergeben, daß sie in einer hydraulischen Presse 45 _ZUr erneuten Arbeitsbereitschaft verstreichen zu lassen, zwischen zwei Aluminiumplatten erst bei Drücken daß von Hand ein neuer Sperrkörper eingesetzt wird, von 3 bis 4Tonnen zerplatzen; vorher drückten sie Dabei wird man geeignete Vorkehrungen zu treffen sich in die Aluminiumplatten stark ein. Die Druck- haben, die es gestatten, die Glasreste rasch und bequem festigkeit solcher Glastropfen reicht demnach für ihre zu beseitigen. Bei elektrischen Schaltanlagen, z. B. Verwendung als Sperrkörper im Auslöser weitgehend 5° Hochspannungsschaltern, Kurzschließern usw., liegen aus. diesbezüglich günstige Umstände vor.

Die Auslösung des Zerstörungsvorganges kann, wie Ist die verfügbare Freizeit jedoch gering, so wird

schon erwähnt, durch Abbrechen des Tropfenansatzes man mechanische Einrichtungen zu schaffen haben, erfolgen. Es wird deshalb im Rahmen der Erfindung die abkürzend wirken. So ist es möglich, die Auslösevorgeschlagen, eine Schlagvorrichtung vorzusehen, 55 vorrichtung mit einem Vorratsmagazin auszurüsten, die dieses Abbrechen vollführt. Sie kann beispiels- aus welchem heraus die Sperrkörper nach erfolgter weise magnetisch betätigt werden, wobei der Elektro- Zertrümmerung des eingesetzt gewesenen Körpers magnet z. B. durch einen Überstrom oder Überspan- und nach Beseitigung der Trümmer von Hand benung eines elektrischen Netzes oder einen sonstigen tätigt oder selbsttätig nachrücken. Die die Sperrimpuls, auf Grund dessen eine Ausschaltung oder ^6o stellung umfassende Aufnahme des Glaskörpers u. dgl. Kurzschließung vorgenommen werden soll, die er- würde man dafür beispielsweise mit sich selbsttätig wähnte Schlagvorrichtung in Gang setzt. Die erfor- öffnenden und schließenden Zu- und Abführschiebern derliche Schlagkraft wird mit etwa 10 bis 30 kg zu u. dgl. ausrüsten. Das Entfernen der Trümmer könnte bemessen sein. Dieses Größenverhältnis gestattet es, dabei z. B. mit Druckluft erfolgen, den betätigenden Elektromagnet so zu bauen, daß ⁶5 Nachfolgend ist zur weiteren Verdeutlichung der er beim Ansprechen praktisch verzögerungsfrei Erfindung an Hand einer schematischen Skizze gefunktioniert. Zahlreiche weitere Möglichkeiten, die zeigt, wie man im Beispielsfalle einen bei der Aus-Sperrkörper schlagartig zu zerstören, sind durch die lösung zu zertrümmernden Glastropfen als Sperr-Erfindung eröffnet. So kann beispielsweise eine körper anordnen kann. Die Erfindung läßt andere Ritzung oder sonstige Art der Zerstörung der Ober- 7° Anwendungen und Ausführungsformen zu.

Die Teile 1 und 2 mögen die beiden Kontaktstücke einer elektrischen Anlage bedeuten, welche durch eine Momentanauslösung kurzzuschließen sind. Im Falle einer Drehstromanlage wären entsprechend drei Kontaktstücke in 120°-Winkeln zueinander anzuordnen. Diese Kontaktstücke 1 und 2 sind von Isolationsstücken 3 und 4 getragen, welche auf einer Grundplatte 5 befestigt sind. Durch einschraubbare und vorzugsweise justierbare Tragbolzen 6 und 7 ist ein oberes Querhaupt 8 getragen, an welchem eine Druckfeder 9 aufgehängt ist. An dieser Feder 9 hängt der eigentliche Kurzschließteller 10. Die Feder 9 ist so bemessen, daß sie normalerweise den Teller 10 derart niederdrückt, daß er mit seinen Berührungswangen oder -ringen 11,12 auf den Oberflächen der Kontaktstücke 1 und 2 satt aufliegt. Am genannten Kurzschließteller 10 ist nun ein abwärts ragender stempeiförmiger Teil 13 angebracht, der eine Aussparung 14 besitzt. Dem Teil 13 gegenüber steht ein Tragteil 15, das in die Grundplatte 5 eingeschraubt ist. Es kann zo in der Höhe verstellt werden und besitzt eine Aussparung 16. In den durch die Aussparungen 14 und 16 oben und unten umgrenzten Raum legt man alsdann den oben näher beschriebenen Sperrkörper, z. B. also den Glastropfen 17 mit seinem schwanzförmigen Ansatz 18. Der Stempel 13 liegt mit seinem Eigengewicht und unter dem Druck der Feder 9 auf dem Glaskörper 17 auf. Die Vorrichtung zur Auslösung der Zertrümmerung des Sperrkörpers 17 ist nicht dargestellt, sie ist an Hand der obigen allgemeinen Beschreibung ohne weiteres vorstellbar. Sobald der Körper 17 zerstört ist, tritt die Kurzschließung unmittelbar ein, indem sich die Wangen 11, 12 auf die Kontaktstücke 1,2 aufsetzen. Große Haltekräfte werden mit der Zertrümmerung der Glasperle 17 beseitigt; der Kontaktteller 10 erlangt dabei durch die starke Feder 9 und das Eigengewicht des Teiles 10-13 eine starke Momentanbeschleunigung. Die Auslösekräfte sind dabei gemäß der Erfindung äußerst klein gehalten und sehr schnell frei gemacht.

Es gehört zur Erfindung, daß an der Auslösevorrichtung eine Vorrichtung, z. B. ein nicht dargestellter Hebel, angebracht ist, welcher es gestattet, nach erfolgter Zertrümmerung der Glasperle 17 den Teil 13 anzuheben, damit ein neuer Sperrkörper eingesetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche-

1. Auslösevorrichtung für das schnelle Ingangsetzen eines Vorganges, die mit einem Energiespeicher für die Durchführung des Ablaufes des Vorganges und mit einem auswechselbaren Sperrglied ausgestattet ist, dessen rasche Zerstörung im gewünschten Augenblick erfolgen soll, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrglied ein durchgehend fester, auch unter Normalverhältnissen unter innerer Spannung stehender Körper Verwendung findet.

2. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unter innerer Spannung stehende Körper bei einer mechanischen Verletzung seiner Oberfläche zusammenstürzt.

3. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unter innerer Spannung stehende Körper beim Ab- oder Ausbrechen eines Teiles zusammenstürzt.

4. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Sperrkörpers mit innerer Spannung eine Metallschicht so aufgebracht ist, daß bei kurzer intensiver Beheizung, vorzugsweise örtlicher elektrischer Induktionserhitzung, der unter innerer Spannung stehende Körper zusammenstürzt.

5. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Sperrkörpers mit innerer Spannung ein oder mehrere Metallteilchen solcher Größe so eingebettet sind, daß sie bei Induktionserhitzung den Sperrkörper zerstören.

6. Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrglied ein Hohlkörper Verwendung findet, der ein so hohes Vakuum in seinem Innern besitzt, daß er bei einer Verletzung seiner Oberfläche in sich zusammenstürzt.

7. Auslösevorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der als Sperrglied verwendete, unter inneren Spannungen stehende Körper bei unverletzter Oberfläche so beschaffen ist, daß er einen erheblichen Außendruck, beispielsweise in der Größenordnung bis 4 Tonnen, aushält, ohne dabei zusammenzustürzen.

8. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter innerer Spannung stehender Glastropfen als Sperrkörper eingesetzt ist, der bei der Erzeugung in Wasser abgeschreckt ist.

9. Auslösevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Glastropfen mit schwanzartigem Ansatz als Sperrkörper dienen.

10. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlagvorrichtung vorgesehen ist, die das Ab- oder Ausbrechen eines Teiles, vorzugsweise des an einem Glastropfen befindlichen schwanzartigen Verlängerungsteiles des unter innerer Spannung stehenden Sperrkörpers besorgt.

11. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ritz- oder Stichvorrichtung vorgesehen ist, welche das Verletzen der Oberfläche des unter innerer Spannung stehenden Sperrkörpers, vorzugsweise mittels Aufschiagens einer Diamantenspitze, vornimmt.

12. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ingangsetzung der Betätigungsvorrichtungen mittels eines Elektromagnets erfolgt.

13. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum raschen Entfernen der Trümmer des zerborstenen Sperrkörpers angeordnet ist, die vorzugsweise mittels Preßluft betätigt wird.

14. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mit innerer Spannung behaftete Sperrkörper (17) von einem unter Federdruck (9) stehenden stempelartigen Gewicht (13) in die Mulde (16) eines festen Gegenhalters (15) gedrückt wird, wobei der Druckstempel (13) mit dem auszulösenden Glied (10), z.B. einem Kontaktteller, verbunden ist.

15. Auslösevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstempel mittels Handhabe od. dgl. für das Einsetzen des Sperrkörpers (17) anhebbar angeordnet ist.

16. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der den Sperrkörper (17) tragende Gegenhalter (15) in

seiner Höhenlage auf die Größe des verwendeten Sperrkörpers einstellbar ausgebildet ist.

17. Auslösevorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magazin für eine Mehrzahl von Sperrkörpern vorgesehen ist, aus dem heraus die Auslösevorrichtung mecha-

nisch oder von Hand unmittelbar versorgt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 882 361; »Energie und Technik«, März 1951, S. 15 und 16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen