DE1035728B - Druckgasschalter - Google Patents
DruckgasschalterInfo
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- DE1035728B DE1035728B DEG20589A DEG0020589A DE1035728B DE 1035728 B DE1035728 B DE 1035728B DE G20589 A DEG20589 A DE G20589A DE G0020589 A DEG0020589 A DE G0020589A DE 1035728 B DE1035728 B DE 1035728B
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
- H01H33/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
- H01H33/32—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator pneumatic
Landscapes
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Description
Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem mit den Schalterkontakten- gekuppelten und
unter der Kraft einer Fader stehenden Kolben (Schalterkolben) und einem mit einem Gasstoßventil gekuppelten
Kolben (Ventilkolben).
B-ei Schaltern dieser Art soll sich das Gasventil bei Betätigung schnell öffnen, so daß eine sofortige Lichtbogenlöschung
erfolgt, ferner soll das Ventil nur so lange offenbleiben, wie für die Lichtbogenlöschung
erforderlich ist, um einen übermäßigen Verbrauch an Druckgas zu vermeiden.
Druckgasschalter mit elektropneumatiscber Steuerung slind bekannt. Bei einem bekannten Schalter ist
ein, Vorsteuerventil für den Lufteintritt zum Scha.ltzylinder und den Luftaustritt aus demselben vorgesehen,
zwischen Vorsteuerventil und Schaltzylinder liegt ein von dem ersteren gesteuertes Luftrelais. Der
Schaltzylinder ist in zwei Bewegungs richtungen durch die Druckluft verstellbar und verbindet in
seiner Ruhestellung den Schaltzylinder mit dem Freien, in der Arbeitsstellung mit der Druckluftleitung.
Die dem S ehalt zylinder für das Einschalten
zugeführte Druckluft kann dabei auch zur Betätigung des Blasventils für das Ausschalten benutzt werden.
Es ist weiterhin bekannt, Vorsehungen zu treffen, durch die bei zu geringem Gasdruck eine Betätigung
des Schalters verhindert wird.
Ferner ist bekannt, zum selbsttätigen Schließen des Blasluftventils nach einer bestimmten Zeit Übergangsleitungen
für das Druckgas vorzusehen, d!ie bei einem bestimmten Kolbenhub des Schalterkolbens
freigegeben werden und ein Schließen des Blasluftventils einleiten.
Durch die Erfindung soll ein Druckgasschalter angegel>en
werden, der gegenüber den bekannten Schaltern den Vorzug hat, daß er sehr einfach im Aufbau
ist und ein sicheres Arbeiten gewährleistet. Für die Einleitung des Schließvorganges des Blasluftventils
nach einem bestimmten Kolbenhub des Schalterkolbens sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung
keine Zwischenvenitile notwendig, die die Anlage verteuern oder zu Störungen Anlaß geben können. Das
Öffnen, und Schließen des Blasluftventils erfolgt dabei sehr schnell, da die Verstellung in beiden Richtungen
durch Druckluft erfolgt, ohne daß eine Schließfeder gespannt werden muß. Die Anordnung gemäß der Erfindung
ermöglicht außerdem eine Sicherung gegen fehlerhaftes Arbeiten bei Störungen in der Druckgasversorgung.
Der Druckgasschalter gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben und der
Schalterkolben in einem einzigen Zylinder hintereinander angeordnet sind und aneinander anliegen, daß
zur öffnung der Schalterkontakte der Ventilkolben Druckgasschalter
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6
München 23, Dunantstr. 6
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. September 1955
V. St. v. Amerika vom 21. September 1955
John Wood Beatty, Landsdowne, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
durch auf seiner einen Seite wirkendes Druckgas in die »Ventil-offen,«-Stellung gebracht wird und dabei
den Schalterkolben in die »Schalter-offenx-Steliung bringt und daß nach einer gewissen Wegstrecke des
Ventlilkolbens dieser Kolben eine von pneumatischen Steuervorrichtungen für Druckgasschalter an sich bekannte
Umgehungsleitung freigibt, über welche Druckgas in einen Raum zwischen dem Ventilkolben
und dem Schalteirkollxjn eingeleitet wird, so daß der
Ventilkolben sofort in seine »Ventil-zu«-Stellung zurückkehrt, während der Schalterkolben in der
»Schalter-offen «-Stellung verbleibt. Die Erfindung
soll nun an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt einen halbsehemati sehen Querschnitt
durch einen Druckgasschalter, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist; der Schalter ist in seiner geschlossenen
Stellung gezeichnet;
Fig. 2 ist eine Teilansicht im vergrößerten Maßstab, die eine Stellung der Vorrichtung im Verlauf
des öffnungsvorganges zeigt;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt, der die Vorrichtung in der völlig geöffneten Stellung zeigt;
Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild der Steuervorrichtung
für den Schalter nach Fig. 1 bis 3. und
Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Form des erfindungsgemäßen Preßluftschalters.
In Fig. 1 ist ein Preß gas sch alter dargestellt, dessen
Trennvorrichtung im ganzen mit 10 bezeichnet: ist.
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Der Schalter enthält eine geschlossene Unterbrecherkammer
11. die zum Teil durch ein kugelförmiges, metallisches Gehäuse 12 abgeschlossen wird. Das Gehäuse
12 ist auf einen zylindrischen Isolator 13 montiert, der vorzugsweise aus Porzellan sein kann. Ein
zylindrisches Übergangsstück 14 ist in einer öffnung
an der Unterseite des Gehäuses 12 eingesetzt und mit ihr verschweißt. Innerhalb dieses Porzellanisolators
13 erstreckt sich von einem nicht gezeigten unteren Anschluß aus eine längliche, leitende Schiene 15.
Diese Schiene trägt an ihrem oberen Ende eine geeignete, feststehende Kontaktanordnung, dlie im ganzen
mit 16 bezeichnet ist und die noch genauer beschrieben werden soll.
Gewünschtenfalls kann das untere Teil der Schiene 15 als Primärwicklung eines Meßwandlers dienen,
wobei die tragende Porzellansäule 13 als isoliertes Gehäuse für den Wandler dient.
Diametral gegenüber dem Übergangsstück 14 ist in die obere Seite des Gehäuses 12 ein zweites zylindrisches
Übergangsstück 18 durch Schweißen eingesetzt. Dieses Übergangsstück 18 trägt einen Porzellanisolator
19, an dessen oberem Ende sich der nicht gezeigte obere Anschluß des Schalters befindet. Von diesem
oberen Anschluß erstreckt sich durch den Porzellanisolator 19 eine längliche Stromschiene 20 nach
unten. Diese Schiene trägt an ihrem unteren Ende eine weitere feste Kontaktanordnung 22, die in ihrer
Ausführungsform der Kontaktanordnung 16 entspricht.
Die obere Schiene 20 ist von einem röhrenförmigen Isolator 23 umgeben, der an dem oberen, nicht gezeigten
Ende geeignet verschlossen ist, während die untere Schiene 15 ebenso durch ein ähnliches Isolierrohr
24, das als Zuleitung zu einer Quelle von unter hohem Druck stehendem Gas, die nicht dargestellt ist,
dient, umgeben wird. Das Gehäuse 12 des Schalters ist also offensichtlich normalerweise mit Gas unter
demselben Druck, wie er in der Quelle herrscht, mit der es frei verbunden ist, gefüllt, so daß die Anordnung
also einen dauernd unter Druck stehenden Preßgasschalter darstellt.
Jede der festen Kontaktanordnungen 16 und 22 enthält ein Paar von stromführenden Kontaktfingern
25, die durch geeignete Druckfedern 27 gegeneinandergepreßt werden, und eine Elektrode 26 zum Ansatz
des Lichtlx>gens, die neben den Fingern 25 angeordnet ist. Mit den entsprechenden festen Kontakten
16 und 22 arbeitet ein Paar beweglicher Kontakte 28 zusammen, die drehbar an den Lagern
29 gelagert sind. In der geschlossenen Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, liegen die beweglichen Kontakte
28 zwischen den Kontaktfingern 25, die durch die Federn 27 fest zusammengedrückt werden, so daß sie
eine gut Strom führende Verbindung ergeben.
Die beweglichen Kontakte 28 sind mittels der stromführenden Lager 29 auf einem in der Mitte befindlichen
festen Bügel 31 angebracht, der dadurch die elektrische Verbindung zwischen den beiden beweglichen
Kontakten 28 bewirkt. Der Bügel 31 ist am einen Ende eines Zylinders 32 l>efestigt, dessen anderes
Ende in geeigneter Weise von einem im wesentlichen zylindrischen Gußstück 33 getragen wird. Das
Gußstück 33 besitzt an seinem linken Ende einen ringförmigen Flansch 34, der in geeigneter, nicht dargestellter
Weise an einem Gegenflansch 35 befestigt ist, der wiederum starr mit dem metallischen Gehäuse
12 verbunden ist.
Das Gehäuse 33 ist mit einem normalerweise geschlossenen ringförmigen Auslaß 36, der von der
Unterbrecherkammer 11 in die umgebende Atmosphäre führt, versehen, um einen geeigneten Gasstoß
zur Löschung des bei Trennung der Kontakte auftretenden Lichtbogens bewirken zu können, wie noch
beschrieben werden soll. Das Gußstück 33 trägt an seiner rechten Seite ein Paar von annähernd gegenüberliegenden
düsenartigen Elektroden 38, die den Einlaß in den ringförmigen Auslaß 36 bilden. Zur
Steuerung des bogenlöschenden Gases durch die Düsenelektrode 38 und den Auslaß 36 ist am äußeren
Ende des Auslasses 36 ein zylmderförmiges Ventilteil 40 vorgesehen, das leicht in einem es umgebenden
röhrenförmigen Zylinder 41, der ein Bestandteil des Gußstückes 33 bildet, hin- und hergleiten kann. In
Fig. 1 ist das Ventilteil 40 in seiner geschlossenen Lage gezeichnet, ein ringförmiger Flansch 42, der
sich an dessen linkem Ende befindet, schließt sich dicht an den feststehenden Flansch 34, der als Ventilsitz
dient, an. Das Ventilteil 40 wird normalerweise in dieser geschlossenen Lage nach Fig. 1 durch eine
Druckfeder 64 und durch die Wirkung des unter Druck stehenden Gases in dem Auslaß 36, wie noch
beschrieben werden wird, gehalten. Dieses Gas übt auf den Flansch 42 eine unkompensierte Kraft aus
und drückt dadurch das Ventil 40 nach links in seine geschlossene Stellung. Es ist ersichtlich, daß, wenn
bei normalerweise mit unter Druck stehendem Gas gefüllter Kammer 11 das Ventil durch Verschiebung
nach rechts geöffnet wird, das Gas von der Kammer 11 mit hoher Geschwindigkeit durch die Düse 38 und
den Auslaß 36 an dem Ventilteil 40 vorbei in die Atmosphäre ausströmt, wie durch die Pfeile in Fig. 1
angedeutet ist. Dieser schnelle Gasfluß durch die Düsen 38 bewirkt einen den Bogen axial einhüllenden
Gasstoß, der in bekannter Weise den Bogen, der in der Nachbarschaft der Düsen durch die Bewegung
des beweglichen Kontaktes 28 von den feststehenden Fingern 25 weg entstanden ist, löscht.
Zur Betätigung des Ventils 40 und der l>eweglichen Kontakte 28 ist eine kombinierte Vorrichtung 50 vorgesclien,
die entsprechend der Erfindung ausgebildet ist. Diese Vorrichtung 50 enthält zwei zusammenarbeitende
Kolben 51 und 52, die sich in einem Zylinder 32 hin- und herbewegen können. Der Kolben 51
ist durch eine Kolbenstange 54, die sich durch eine Mittelöffnung im Ventil 40 erstreckt, mit diesem verbunden.
Die Kolbenstange 54 trägt an ihrem Ende ein geeignetes Gewinde für eine Mutter 55, die das Ventilteil
40 gegen eine Schulter 56 an der Kolbenstange 54 drückt. Die Kolbenstange 54 erstreckt sich gleichzeitig
durch eine Mittelöffnung in einer feststehenden Stirnwand 57 des Zylinders 33, in der sie gleiten
kann. In dieser Stirnwand 57 befindet sich eine geeignete Dichtung 57', die die Kolbenstange 54 abdichtet
und ein Ausströmen des Gases verhindert.
Der andere Kolben 52 dient zur Steuerung der beweglichen Kontakte 28, er ist mit ihnen durch eint
Kolbenstange 58, einen Kreuzkopf 59 und ein Paar Verbindungsstücke 60 gekuppelt. Der Kreuzkopf 59
ist durch geeignete Mittel fest an der Kolbenstange 58 befestigt, während die Verbindungsstücke 60 drehbar
bei 61 und 62 mit dem Kreuzkopf bzw. den beweglichen Kontakten verbunden sind. Die beweglichen
Kontakte 28 werden durch eine starke Druckfeder 64, die an ihrem einen Ende am Kreuzkopf 59
anliegt, in ihrer geschlossenen Lage gehalten. Das andere Ende der Druckfeder 64 liegt an einem ringförmigen
Gegenlager 65 an, das mit einer Reihe von axial sich erstreckenden Bolzen einstellbar am Bügel 31 befestigt
ist.
Der Kolljen 52 zur Steuerung der Kontakte besitzt einen Rand 66, der in Fig. 1 an dem Kolben 51, der
das Ventil steuert, liegt und somit einen Zwischenraum oder eine Kammer 67 zwischen den beiden Kolben
bildet. Der Rand 66 ist mit einer Reihe von Aussparungen oder Vertiefungen versehen, die radiale
Dttrchlaßschlitze 68 bilden, die sich durch den Rand in die Kammer 67 erstrecken. Eine ringförmige, abgeschrägte
Rille 69 in der Außenwand des Randes 66
lichkeit eine lange, isolierende Stange, die zum Schutz gegen Witterungseinflüsse vorzugsweise innerhalb der
tragenden Säulen 13 und 24 nach abwärts geführt ist.
Wenn das Teil 77 des Steuerventils die beschriebene untere Lage, die im Fig. 2 gezeichnet ist, einnimmt,
strömt das unter Druck stehende Gas vom Schaltergehäuse 11 durch die öffnung 75 und den
Zuführungskanal 72 in dien Zwischenraum 70. Der
stellt eine Verbindung zwischen diesen radialen io Druck in diesem Zwischenraum steigt schnell und
Durchlaßöffnungen außerhalb des Randes 66 sicher. drückt den Kolben 51 rasch nach rechts. Da der die
Der Zweck dieser Kammer 67 und der radialen Kontakte steuernde Kolben 52 an dem Kolben 51 anÖffnung
68 wird im folgenden noch klargestellt liegt, wird er ebenso schnell nach rechts bewegt,
werden. Diese Bewegung nach rechts finidet gegen, dien Druck
Ok. Bewegung der Kolben 51 und 52 wird dadurch 15 der Schließfeder 64 und des Gases in einer abgeeingeleitet,
indem man unter Druck stehendes Gas in schlossenen Kammer 89 auf der rechten Seite des
den engen Zwischenraum 70 im linken Ende des Kontaktkolbens 52 statt, wie noch genauer später erZylinders
32 einläßt. Normalerweise ist dieser Zwi- klärt werden wird. Dadurch, daß sich der Kolben 51
schenraum 70 durch ein zwei Stellungen besitzendes nach rechts bewegt, wird das Gasstoßventil 40 sofort
Ventil 71, das anschließend an eine Leitung 72, die in 20 geöffnet, und durch die gleiche Bewegung des Kolbens
den Zwischenraum 70 führt, angeordnet ist, mit der 52 wird unmittelbar die Öffnung der Kontakte 28
Atmosphäre verbunden. Das Steuerventil 71 enthält eingeleitet. Die Kontakte 28 sind vorzugsweise mit
ein Gehäuse 73 mlit zwei radialen Öffnungen 74 und einem Öffnungsschleifweg geeigneter Länge versehen,
75, deren erste, 74, durch einen geeigneten Auslaß- so daß sich der Gasstoß bei der Entstehung des Lichtkanal
76 mit der Atmosphäre in Verbindung steht 25 bogens gut ausgebildet hat.
und deren andere, 75, direkt in die mit Gas gefüllte Zur Vermeidung eines übermäßigen Verbrauches
Kammer 11 mündet. Die Gasströmung durch diese von Preßluft ist es wichtig, daß das Ventil 40 nur so
Öffnungen 74 und 75 wird durch ein verschiebbares lange geöffnet bleibt, wie zur Löschung des Bogens
Ventilteil 77 gesteuert, das durch dine lösbare Ver- nöttig ist. Sobald die Löschung des Bogens erfolgt ist,
riegelung in der in Fig. 1 gezeigten oberen Stellung 30 soll das Gasausstoßventil so schnell wie möglich in
gehalten wird. In dieser oberen Stellung bewirkt ein seine geschlossene, in Fig. 1 und 3 gezeichnete Stein
Verbindungskanal 78 durch das Ventil teil 77 eine lung zurückgeführt werden, so daß ein weiterer Gas:·
Verbindung zwischen dem Elinlaßkanal 72 und dem verbrauch vermieden wird. Zu diesem Zweck ist eine
Auslaßkanal 76, während die öffnung 75 durch das Überbrückungsleitung 85 vorgesehen, die von der
\rentilteil 77 verschlossen ist. In der in Fig. 1 ge- 35 linken Seite des Zylinders 32 zu einem bestimmten,
zeichneten Stellung des Ventilteils 77 wird dadurch etwa in der Mitte gelegenen Punkt der Bohrung dieses
der Zwischenraum 70 zur umgebenden Atmosphäre Zylinders führt. Wenn die Kolben 51 und 52 sich in
hin entlüftet und vom Schaltergehäuse 11 abgetrennt. der in Fig. 1 gezeichneten Lage befinden, schließt der
Um Gas unter Druck in den Zwischenraum 70 ein- Rand 66 des Kolben« 52 die Überbrückungsleitung
leiten zu können, muß man das Ventilteil 77 nach 40 ab. Der Raum 67 zwischen den Koll>en ist dann auf
unten bewegen, wodurch die Auslaßöffnung 74 ver- Atmosphärendruck, da er über das Klappenventil 92
schlossen und eine. Verbindung zwischen der Einlaß- und die Leitung 72 mit der Atmosphäre in Verbinöffnung75
und dem Zuführungskanal 72 herbeigeführt dung steht. Wenn sich die zwei Kolben 51 und 52 zuwird.
Zu diesem Zweck sind eine Druckfeder 79, die gleich von ihrer in Fig. 1 gezeichneten Lage, wie bedas
Ventil nach unten zieht, und eine lösbare, elek- 45 schrieben, nach rechts bewegen, bleibt die Übertri'sch
zu betätigende Klinke 80, die in eingerasteter brückungsleitung 85 so lange geschlossen, bis die
Stellung in Fig. 1 gezeigt ist und die das Ventilteil in Rille 69 Verbindung mit der Mündung der Überder
oberen Stellung gegen den Druck der Feder 79 brückungsleitung bekommt. In diesem Augenblick,
halten kann, vorgesehen. Eine Lösung der Klinke 80 der in Fig. 2 gezeichnet ist, fließt das unter Druck
kann entweder von Hand oder in Abhängigkeit von 50 stehende Gas von der Überbrückungsleitung 85 durch
einer bestimmten elektrischen Bedingung durch die
Arbeitsspule 81 der Klinke bewirkt werden. Bei Betätigung von Hand wird der Druckknopfschalter 82
und dadurch der Stromkreis der Spule 81, die die
Klinke betätigt, geschlossen. Soll die Lösung in Ab- 5ί hängigkeit von bestimmten elektrischen Bedingungen,
z. B. einer Störung in dem durch den Schalter gesteuerten Starkstromkreis, erfolgen, so können die
Kontakte 83 durch einen geeigneten Kreis, der ein
Arbeitsspule 81 der Klinke bewirkt werden. Bei Betätigung von Hand wird der Druckknopfschalter 82
und dadurch der Stromkreis der Spule 81, die die
Klinke betätigt, geschlossen. Soll die Lösung in Ab- 5ί hängigkeit von bestimmten elektrischen Bedingungen,
z. B. einer Störung in dem durch den Schalter gesteuerten Starkstromkreis, erfolgen, so können die
Kontakte 83 durch einen geeigneten Kreis, der ein
die Rille 69 und die radialen Öffnungen 68 in die Kammer 67. Dadurch steigt der Druck in dieser
Kammer 67 rasch auf annähernd denselben Wert, wie er auf der linken Seite des Kolbens 51 herrscht. Da
jedoch die Angriffsfläche des Kolbens 51, die der Druckluft innerhalb der Kammer 67 ausgesetzt ist,
wesentlich größer ist als die Angriffsfläche, die der Druckluft, die das Ventil zu öffnen trachtet, ausgesetzt
ist, werden auf den Kolljen 51 ungleiche Kräfte
nicht gezeichnetes, durch die Störung betätigtes 60 ausgeübt, die den Kolben 51 zusammen mit dem
Relais enthält, geschlossen werden, wodurch ebenfalls Ventilstück 40 rasch wieder, wie gewünscht, in die
die Spule 81 erregt wird. In beiden Fällen wird die in Fig. 3 dargestellte geschlossene Stellung treiben.
Klinke 80 freigegeben, und die Feder 79 kann das Während dieser rückläufigen Bewegung wird das Gas
Ventilteil 77 in seine untere Lage drücken. auf der linken Seite des Kolbens 51 entweder durch
Der Einfachheit halber wurde diese Steuervorrich- 65 die Überbrückungsleitung oder durch die öffnung 75,
tung schematisch in nächster Nähe des Ventils ge- die zum Hauptraum 11 führt, verdrängt. Die öffnung
zeichnet, das sich natürlich auf Hochspannung be- der Überbrückungsleitung 85 ist so auf dem Zylinderfindet.
Der mit Niederspannung, vorzugsweise Gleich- mantel angeordnet, daß das Ventil 40 erst dann wieder
spannung, betriebene Steuerkreis befindet sich jedoch in die geschlossene Stellung zurückgeführt wird,
auf Erdpotential, und die Veatilstange ist in Wirk- 70 nachdem sich die Kolben 51 und 52 genügend be-
wegen konnten und der durch die Trennung der Kontakte entstandene Lichtbogen gelöscht worden ist.
Der obenerwähnte Unterschied kr der Angriffsfläche
für das öffnen und für das Schließen des Ventilkolbens 51 beruht in erster Linie auf dem
großen Durchmesser der Kolbenstange 54. Da diese Kolbenstange sich von der Angriffsfläche, die eine
öffnung l>ewirkt, durch eine abgedichtete öffnung zur
Atmosphäre hin erstreckt, ist es ersiichtlich, daß die
Leitung 90 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die anfängliche Öffnungsbewegung der Kolben 51 und 52
kann mit einer relativ hoben Geschwindigkeit erfolgen, da das Gas innerhalb des Pufferraumes 89 anfänglich,
leicht zusammengedrückt werden kann und da der Zugang zu der Leitung 90 verhältnismäßig
frei ist. Gegen Ende des Kolbenhubes ist das Gas jedoch genügend verdichtet und der Zugang zu der
Leitung 90 entsprechend behindert worden, daß eine
effektive Angriffsfläche für das öffnen des Ventils io Bremswirkung eintritt, die den Kolben 52 weich verwesentlich
kleiner ist als die Angriffsfläche des KoI- langsamt. Die Verhinderung des Abflusses durch die
Leitung 90 gegen Ende des Hul>es wird in erster Linie durch die relativ genaue Passung zwischen
bens, die auf der entgegengesetzten Seite liegt.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt der Ventilkoll >en 51 eine von seiner linken Stirnseite vorsprin-
dem vorspringenden Kolbenansatz 91 und der eini
gende Schulter, die vom einer entsprechenden Rille in 15 sprechenden Zylinderwand des zurückspringenden
der Endwand 57 aufgenommen werden kann und die dadurch einen Luftpuffer erzeugt, der den Anschlag
beim Schließen des G as aus stoß ven ti Is mildert.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich,
Teils, das sich am rechten Ende des Hauptzylinder befindet, erreicht. Obwohl in dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 bis 3 der Zwischenraum an der rechten Seite des Kolbens 52 für eine gasgefüllte
daß keine starken Rückstellfedern notwendig sind, um 20 Bremsvorrichtung verwendet wurde, ist es offensichtdas
G as ausstoß ν en til 40 nach der Schal.teröffnung Hch, daß dieser Zwischenraum genauso für eine
wieder zu schließen. Der Unterschied zwischen den
Angriffsflächen des Kolbens 51, die ein öffnen und
Angriffsflächen des Kolbens 51, die ein öffnen und
Eigen
ein Schließen bewirken, reicht aus, um eine schnelle
Flüssigkeitsdämpfung mit entsprechenden
schäften verwendet werden kann.
schäften verwendet werden kann.
Es soll nun angenommen werden, daß sich der und sichere Rückstellung des Ventils zu bewirken. 25 Schalter in seiner vollständig geöffneten Stellung be-Obwohl
es nicht notwendig ist, kann es in manchen findet, d. h., die Kolben 51 und 52 befinden sich in
Fällen zweckmäßig sein, das Gasausstoßventil mit der Lage nach Fig. 3, uind daß der Schalter nun geeiner
schwachen, nicht dargestellten Rückholfeder zu schlossen (oder wieder geschlossen) werden soll. Dies
versehen, die sicherstellt, daß das Gasausstoßvenitil kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß das
auch dann geschlossen bleibt, wenn sich keine Druck- 30 Steuerventil 77 von seiner unteren Lage nach Fig. 3
luft in der Schalterkammer 11 befindet. Diese Feder in seine obere Lage gehoben wird, wodurch eine Verwürde
dadurch die erstmalige Füllung der Kammer bindung zwischen der Anlaßöffnwng 74 und der Zu-11
erleichtern, nachdem sie entleert worden war. führungsleitueg 72 hergestellt wird, so daß diese
Die Einführung von Druckluft in den Raum 67 Leitung zur Atmosphäre bin entlüftet wird. Dadurch
zwischen den Kolben hält gleichfalls die beweglichen 35 strömt die Druckluft von dem Raum 67 zwischen den
Kontakte 28 in ihrer offenen Stellung. Genauer ge- beiden Kolben durch die Überbrückungsleitung 85
sagt genügt der Druck in dem Zwischenraum 67 über den Zwischenraum 70 und die Zuführungsleituing
zwischen den beiden Kolben, der dem Druck in der 72 schnell und frei zur Atmosphäre ab. Die plötzliche
Schalterkammer 11 entspricht, solange sich das Entlüftung des Zwischenraums 67 erlaubt der zu
Steuerventil 77 in der unteren Lage nach Fig. 2 und 3 40 sammengedrückten Schließfeder 64, sich rasch zu etitbefindet,
um die Wirkung der Schließfeder 64 auf- spannen und dabei den die Kontakte betätigenden
zuheben und damit die Kontakte 28 in ihrer offenen Kolben 52 nach links zu schieben, wodurch die Kon-Lage
zu halten. Der hohe Druck innerhalb des takte 28 sich sofort in ihre geschlossene Lage be-Schaltergehäuses
11 ergibt in der Zeit, in der der wegen. Nachdem der Kolben 52 die Stellung überSchalter
offen ist, eine genügend hohe dielektrische 45 schritten hat. wo der Rand 66 die öffnung der Über-Isolation
für den verhältnismäßig kleinen Zwischen- brückungsleitung 85 abschließt, wird eine zusätzliche
raum, der sich nun zwischen den voneinander ge- Entlüftung des Raumes 67 durch das Klappenventil
trennten Kontakten oder Elektroden befindet. 92 im Ventilkolben 51 bewirkt. Am Ende des
Eine andere Eigenschaft des erfindungsgemäßen Schließungshubes nimmt der kontaktbetätigende
Schalters, die aus den Fig. 2 und 3 entnommen 50 Kolben 52 wieder die in Fig. 1 gezeichnete Lage ein,
werden kann, besteht darin, daß der öffnungshub des bei der er an dem Ventilkoll>en 51 anliegt.
Kolbens 52 sicher begrenzt wird, wenn die am Um· Das oben beschriebene Heben des Steuerventilteiis
fang befindliche Rille 69 in Verbindung mit der 77, durch das das Schließen des Schalters erfolgt,
öffnung der Überbrückungsleitung 85 tritt. Eine kann durch irgendeine geeignete Vorrichtung, z. B.
weitere Bewegung über diesen Punkt hinaus wird 55 durch eine Spule 94 in Fig. 4, geschehen. Gemäß
sicher durch die rechte Stirnwand des Zylinders 32 Fig. 4 wird, wenn der Spulenstromkreis geschlossen
verhindert. Durch diese Begrenzung des öffnumgs- und diese Spule 94 mit Strom versorgt wird, was
hnbes des Kolbens 52 wird sichergestellt, daß die z. B. durch Schließen des Schalters 95 geschehen
Rille 69 nicht ül>er die Öffnung der Umwegleitung 85 kann, die Betätigungsstange für das Ventil 77 nach
bewegt wird, bevor der Druck im Raum 67 so weit 60 oben bewegt. Der Anker dieser Spule trägt die Kongestiegen
ist, daß er ein sicheres Schließen des Ventils takte 96, die sich am Ende der Aufwärtsbewegung
durch den anderen Kolben 51 bewirkt.
Die Geschwindigkeit, mit der sich die zwei Kolben
i"id 52 während des oben beschriebenen Öffnungsvorganges nach rechts bewegen, wird durch ein Luft- polster gesteuert, das mittels eines Teils der Vorrichtung gebildet wird. Genauer gesagt ist der Zylinderraum 89 rechts von dem Kolben, der die Kontakte
betätigt, gegenüber dem Schalterrar.::i 11 abgedichtet
i"id 52 während des oben beschriebenen Öffnungsvorganges nach rechts bewegen, wird durch ein Luft- polster gesteuert, das mittels eines Teils der Vorrichtung gebildet wird. Genauer gesagt ist der Zylinderraum 89 rechts von dem Kolben, der die Kontakte
betätigt, gegenüber dem Schalterrar.::i 11 abgedichtet
schließen und dabei ein Hilfsrelais 97 erregen, wodurch dessen Kontakte 98 geöffnet und der Strc nkreis
für die Spule 94 unterbrochen wird. Norma'erweise wird dann das Ventil 77 durch die Klinke 80 in
seiner oberen Stellung festgehalten. Sollte jedoch der
Schalter l>ei einer Störung geschlossen werden, so
würde das Störungsrelais, das den Kontakt 83 trägt,
diesen schließen und die Klinke 80 lösen. Dadurch
seiner oberen Stellung festgehalten. Sollte jedoch der
Schalter l>ei einer Störung geschlossen werden, so
würde das Störungsrelais, das den Kontakt 83 trägt,
diesen schließen und die Klinke 80 lösen. Dadurch
und steht über eine dünne, entsprechend bemessene 70 bewegt dann die Feder 79 das Ventil 77 sofort wieder
nach unten. Die Spule 94 kann nun dieser Abwärtsbewegung keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzen,
da sie in der beschriebenen Art und Weise am Ende des öffnuingsbubes stromlos gemacht worden ist
Wenn der Schalter sich automatisch in Abhängigkeit von einer Störung öffnet, sollte er sich nicht
wieder schließen, bis der Steuerschalter 95 wieder losgelassen und anschließend noch mal geschlossen
worden ist. Mit anderen Worten sollte sich der Preßluftschalter in Abhängigkeit von einem einmaligen
Schließen des Steuerschalters 95 ebenfalls nur einmal schließen und keine wiederholten Schließungen odier
ein »Pumpen« in Abhängigkeit von einer einmaligen Betätigung des Steuerschalters 95 ausführen. Ein
derartiges Pumpen wird durch den beschriebenen Steuerkreis, der den Haltestromkreis 99 für das
Hilfsrelais 97 enthält, sicher vermieden. Dieser Haltestromkreis 99 unter Einschluß der Haltekontakte 99 a
versorgt das Relais 97 mit Strom, auch wenn die Kontakte dar Arbeitsspule 96 durch die Abwärts- ao
l>ewegung bzw. die Schalteröffnung durch das Ventil
77 wieder geöffnet werden. Die Kontakte 98 des Hilfsrelais 97 bleiben also so lange offen, wie der
Steuerschalter 95 in seiner geschlossenen Lage gehalten wird, und verhindern dadurch eine weitere Erregung
der Spule 94 während dieses Zeitraums. Dies verhindert, wie gewünscht, ein Wiederschließen des
Preßluftschalters. Wenn der Steuerschalter 95 losgelassen,
und damit geöffnet wird, unterbricht er den Haltestromkreis 99 und erlaubt dem Hilfsrelais 97,
in seine normale Ruhelage zurückzukehren, wodurch der Spulenstromkreis wieder arbeitsfähig gemacht
wird. Dadurch bewirkt ein anschließendes Betätigen des Steuerschalters 97 eine Erregung der Spule 94
und leitet dadurch ein erneutes Schließen des Preßluftschalters ein, wenn es gewünscht wird.
Um das Ventil für den Gasstoß und die damit zusammenhängende
Mechanik zur Wartung oder Reparatur aus dem Gehäuse 12 entfernen zu können, ist
eine Zugangsöffnung 100 vorgesehen, die normalerweise durch einen mit einem Scharnier versehenen
Deckel 101 geschlossen, ist. Wenn die gesamte Vorrichtung aus dem Gehäuse 12 entfernt werden soll,
brauchen nur der Verschlußdeckel 101 geöffnet und
die nicht gezeichneten Befestigungsschrauben der Flansche 34 und 35 gelöst sowie das Ventil 71 abgetrennt
zu werden. Wenn die beweglichen Kontakte 28 in der geöffneten Lage gehalten werden, was z. B.
durch eine geeignete, nicht gezeichnete Stellschraube, die die Schließfeder 64 zusammendrückt, geschehen
kann, ist es möglich, die gesamte Vorrichtung durch die öffnung 100 herauszunehmen.
In Fig. 5 ist ein etwas abgewandeltes Ausführungsl >eispiel des Preßluftschalters gezeigt, der im allgemeinen
dem Schalter nach Fig. 1 bis 4 entspricht, sich jedoch in bezug auf die Luftdämpfung und die
den Kontakt steuernden Federn unterscheidet. Entsprechende Teile dieser zwei Schalter sind mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, dient der Hauptkolben 52 nicht langer
gleichzeitig als Dämpfungskolben, da der Zylinderraum der rechten Seite verhältnismäßig ungehindert
durch eine Leitung 108, die während des ganzen Öffnungshubes praktisch offen ist, mit der Atmosphäre
in Verbindung steht. Die Luftdämpfung für den Öffnungshub wird durch einen Hilfskolben 110
bewirkt, der in einem Hilfszylinder 112 gleitet, welcher starr am rechten Ende des Hauptzylinders 32
befestigt ist. Eine Kolbenstange 58, die ein Teil des Hauptkolbens 52 bildet, erstreckt sich durch die
Stirnwand 114, die den beiden Zylindern gemeinsam ist. Sie ist dicht in dieser Wand gelagert. Der Hilfskoll>en
110 ist mittels einer geeigneten Schraubenmutter 116 fest zwischen den Enden der Kolbenstange
befestigt. Am äußeren Ende trägt die Kolbenstange 58 einen Kreuzkopf 59, der gelenkig mit den
beweglichen Kontakten 28 ebenso verbunden ist, wie bereits bei Fig. 1 beschrieben wurde.
Der Hilfszylinder 112 ist mit eimer äußeren Stirnwand
118 versehen, die eine Mittelöffnumg besitzt, durch -die sich die Kolbenstange 58 erstreckt und in
der sie gleitein kann. Aus Gründen, die gleich erläutert werden sollen, enthält die Stirnwand 118
gleichfalls eine Regelungsöffnung 119 und ein Klappenventil 120, das es der Luft nur gestattet, in
Auslaßrichtung aus dem Zylinder heraus durchzutreten. Die Kolbenstange 58 enthält einen nutartigen
Durchlaß 122, der es der Luft gestattet, durch die Mittelöffnung in der Stirnwand 118 zu strömen, wenn
sich die Kolbenstange in oder in der Nähe ihrer geschlossenen Stellung nach Fig. 5 befindet.
In der in Fig. 5 gezeichneten Stellung werden die beweglichen Kontakte 28 durch Kippdruckfedern 125
in ihrer geschlossenen Lage gehalten. Diese Federn 125 sind an ihren inneren Enden auf einer Teleskopkupplung
126 gelagert, die ihrerseits schwenkbar mittels der Stifte 127 an den beweglichen Kontakten
28 befestigt sind. An ihren äußeren Enden sind, die Federn 125 mittels geeigneter, schwenkbar angeordneter
Fuhrungsstangenkupplungen 128 gelagert. Werden diese Kontakte 28 in Richtung auf ihre offene
Lage hin um ihre jeweiligen Lager 29 gedreht, so werden die Federn 125 zusammengedrückt, bis der
Stift 127 die Verbindungslinie zwischen dem Lager
29 und dem Lager der Führung der Federn 128 überschreitet.
Von diesem Moment an können, sich die Federn 125 entspannen und die öffniungsbewegning
der Kontakte 28 unterstützen.
Das öffnen der Kontakte 28 wird dadurch eingeleitet,
daß die Kolben 51 und 52 in derselben Weise, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde,
nach rechts bewegt werden. Der Luftpuffer 110, 112 erlaubt, daß diese öffnunigsl>ewegung anfänglich mit
einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit vor sich geht, da, die Nut 122 offen ist und die Luft vor
dem Kolben 110 frei durchströmen kaum. Nach einer bestimmten Länge des Öffnungsbubes hat sich die
Kolbenstange 58 genügend weit nach rechts bewegt, so daß die ATut 122 nicht langer die Luft von der
Stirnseite des Koll>ens 110 ableiten kann. Die Luft
kann ab dann nur noch durch die verengten Durchlaßöffnungen 119 und 120 strömen, wodurch am Ende
des Öffnungshubes eine Verzögerung und damit eine weiche Bremsung der Kollxsn und Kontakte erreicht
wird.
Die beweglichen Kontakte 28 werden in ihrer offenen Lage in derselben Weise durch den Gasdruck
zwischen den Kolben 51 und 52 gehalten,, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die Kippfedern
125 liefern gleichfalls eine Kraft, die die Kontakte
offen hält. Gegen diese beiden Kräfte, die die Öffnung der Kontakte aufrechterhält, wirkt die Kraft,
die durch den Gasdruck auf den Hilfskolben 110, 116 entsteht. Dies ist aus Fig. 5 ersichtlich, da der Hilfskolben
116 und 110 ein Paar \-on entgegengesetzt angeordneten Angriffsflächen 130 und 131 besitzt, die
dem unter Druck stehenden Isoliermedium aus dem umgebenden Gehäuse des Schalters ausgesetzt sind,
wobei die Fläche 130 durch die öffnung 133 und, die Oberfläche 131 durch die Leitung 119 mit Druckluft
809 580/397
versorgt wird. Da das Teil der Kolbenstange 58, das durch die linke Seitenwand 144 reicht, eine wesentlich
größere Querschnittsfläcbe besitzt als das Teil, das sich durch die rechte Stirnwand 118 erstreckt, ist
es offensichtlich, daß die Angriffsfläche des Kolbens, die der Druckluft ausgesetzt ist, die den Kolben
nach links zu drücken strebt, wesentlich größer ist als die Angriffsfläche der Preßluft, die den Kolben
nach rechts drücken will. Auf den Kolben 110, 116 resultiert dadurch dauernd eine Druckkraft von
rechts, die die Kontakte zu schließen trachtet und deren Größe dem Gasdruck des isolierenden Gases in
dem umgebenden Schalter entspricht.
Es sei nun angenommen, daß sich der Schalter in seiner vollständig geöffneten Lage befindet, d. h. daß
die Kontakte 28 vollständig von ihren entsprechenden ortsfesten Kontakten getrennt sind und sich die Kolben
52 und 110 durch den Gasdruck im Raum 67 zwischen den Kolben in ihrer äußersten, rechten Lage
befinden, und daß nun der Schalter geschlossen werden soll. Um dies zu erreichen, wird der Raum 67
zwischen den l>eiden Kolben in derselben Art und Weise, wie l>ereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben
wurde, zur Atmospäre hin entlüftet. Durch diese Entlüftung wird die Kraft, die durch den Gasdruck
auf den Hilfskolben 110, 116 ausgeübt wird, wirksam und bewegt die Kolben 52 und 110 nach
links und damit diese Kolben zusammen mit den Kontakten 28 in ihre entsprechende geschlossene
Lage. Die Kippfedern 125 leisten anfänglich der Ver-Schiebung dieser Teile aus ihrer ursprünglichen Lage
Widerstand, aber wenn der Druck innerhalb des Schalters einen bestimmten Sicherheitswert überschreitet,
ül>erwiegen die Druckkräfte auf den Hilfskolben 110, 116 und überwinden den Widerstand der
Kippfedern. Wenn sich die Kontakte 28 über den Totpunkt hinwegbewegt haben, helfen die Federn
beim Schließvorgang mit und liefern eine zusätzliche Kraft, wenn sich die Kontakte dem Eingriff nähern.
Die Durchlaßnut 122 trägt ebenso zu einer steigenden Schließkraft am Ende des Hubes bei, indem sie gegen
Ende des Hubes einen relativ ungehinderten Zustrom von Luft in den Zylinder 112 zuläßt.
Die Tatsache, daß die Schließungskraft, die auf den Hilfskolben 110 und 116 ausgeübt wird, direkt
proportional dem Gasdruck im Schalter ist, kann dazu ausgenutzt werden, ein Schließen des Schalters
zu verhindern, wenn der Druck im Schalter einen gewissen Sicherheitswert unterschreitet. Wenn z. B.
aus irgendeinem Grund der Druck innerhalb des Schalterraumes unterhalb eines bestimmten Sicherheitswertes
fällt, während sich die Kontakte in ihrer vollständig offenen Stellung befinden, bewirkt eine
Entlüftung des Raumes 67 zwischen dem Kolben keine Schließung der Kontakte. Dies hat seinen
Grund darin, daß unter diesen Bedingungen die sich ergebende Differenz der Kräfte auf den Kolben 110,
116 ungenügend ist, um die Gegenkraft der Kippfedern 125 ül>erwinden zu können,. Unter diesen Bedingungen
halten also die Kippfedern die Kontakte 28 sicher in ihrer geöffneten Lage, auch wenn der
Raum 67 zwischen den Kolben auf Atmosphärendruck entlüftet wird.
Bisher wurde die Kraft, die durch den Druck auf das vorspringende Ende der Kolbenstange 58 entsteht,
nicht erwähnt. Da sich dieses vorspringende Ende in dem unter Druck stehenden Gas in der Schalterkammer
befindet, ist es dauernd einer Kraft, die nach links wirkt und die sich in Abhängigkeit vom Gasdruck
im Schalter ändert, unterworfen. Auch wenn man diese zusätzliche Kraft in Betracht zieht, ist die
Schließkraft, die auf den Dämpfungskolben ausgeübt wird, direkt proportional dem Druck in dem umgebenden
Schalterraum.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 kann ebenso wie bei Fig. 1 gewünschtenfalls eine schwache
Feder vorgesehen werden, die das Gasausstoßventil in die geschlossene Lage drückt, um damit das erstmalige
Füllen der Bogenlöschkammer des Schalters zu erleichtern.
Claims (8)
1. Druckgasschalter mit einem mit den Schalterkontakten gekuppelten und unter der Kraft einer
Feder stehenden Kolben (Schalterkolben) und einem mit einem Gasstoßventil gekuppelten Kolben
(Ventilkolben), dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkoll>en (51) und der Schalterkolben (52)
mit einem einzigen Zylinder (32) hintereinander angeordnet sind und aneinander anliegen, daß zur
öffnung der Schalterkontakte der Ventilkolben durch auf seiner einen Seite wirkendes Druckgas
in die »Ventil-offen«-Stellung gebracht wird und dabei den Schalterkolben in die »Schalter-offen«-
Stellung bringt und daß nach einer gewissen Wegstrecke des Ventilkolbens dieser Kolben eine
von pneumatischen Steuervorrichtungen für Druckgasschalter an sich bekannte Umgehungsleitung
(85) freigibt, über welche Druckgas in einen Raum (67) zwischen dem Ventilkolben und
dem Schalterkolben eingeleitet wird, so daß der Ventilkolben sofort in seine »Ventil-zu«-Stellung
zurückkehrt, während der Schalterkolben in der »Schalter-offen«-Stellung verbleibt,
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Raum (67) zwischen dem
Ventilkolben (51) und dem Schalterkolben (52) herrschende Preßgasdruck über ein Klappenventil
(92) entweichen kann, um den Schalterkolljen unter der Kraft der Feder (64) in die »Schalterzu«-Stellung
zurückzuführen.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (32) an beiden
Enden nach Art eines Tauchkolben-Bremszylinders ausgebildet ist, um der schnellen Bewegung
des Ventilkolbens (51) in die »Ventil-zu«- Stellung und des Schalterkolbens (52) in die
»Schalter-offen«-Stellung jeweils gegen Ende des betreffenden Kolbenhubes entgegenzuwirken.
4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterkolben (52) Aussparungen
(63, 68) besitzt, die nach Freigabe der Umgehungsleitung (85) das Druckgas in den
Kolbenzwischenraum (67) einleiten.
5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Druckgas auf der
Seite des Zwischenraumes (67) beaufschlagte Fläche des Ventilkolbens (51) größer ist als die
auf der anderen Seite des Ventilkolbens beaufschlagte Fläche.
6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlagflächen für den
Schalterkolben (52) in seiner »Schalter-offen«- Stellung vorhanden sind.
7. Schalter nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen zweiten Zylinder (112) mit
Durchlaßöffnungen (133, 120, 122) an seinen beiden Enden, über die Druckgas in diesen Zylinder
eintreten kann, durch einen in diesem Zylinder befindlichen Hilfskolben (131), der mit dem
Schalterkolben (52) verbunden ist, so daß sich dieser mit einer vom Druck des Druckgases abhängigen
Kraft in die »Schalter-zu«-Stelilung zurückbewegt.
8. Schalter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Umklappfedern (125), welche den Schalter
in einer Offenstellung halten, wenn der Gasdruck
einen bestimmten Wert unterschreitet.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 551527, 561331,
658, 659 281, 707 302, 711 306, 717 500.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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