DE1169554B - Druckgasumlaufschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche KL: 21c-35/10

Nummer: 1169 554

Aktenzeichen: R 30228 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 29. April 1961

Auslegetag: 6. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasumlaufschalter mit einem Hochdruckgasbehälter und einem über ein Blasventil mit diesem verbundenen Niederdruckgasbehälter, bei dem zum Löschen des beim Öffnen der Schalterkontakte auftretenden Lichtbogens ein Gasstrom von dem Hochdruckgasbehälter zu dem Niederdruckgasbehälter erzeugt wird und zum Wiederherstellen des Druckunterschiedes zwischen dem Hoch- und Niederdruckgasbehälter nach dem Öffnen der Schalterkontakte eine Pumpeinrichtung zum Rückpumpen des Gases in den Hochdruckgasbehälter vorgesehen ist.

Die Druckgasbehälter derartiger bekannter Druckgasumlaufschalter werden im allgemeinen aus Metall gefertigt, und die Zuführungsleitungen für die Schalterkontakte werden durch in den Metallwänden eingesetzte entsprechende Isolierdurchführungen in das Behälterinnere eingeführt. Diese bekannten Anordnungen besitzen gewisse isolationstechnische und mechanische Nachteile.

Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfindung ausgehend von einem Druckgasumlaufschalter der oben bezeichneten Art vor, daß der Niederdruckgasbehälter aus elektrisch leitendem Material besteht und sich auf dem Potential des hinter dem Lichtbogen liegenden Schalterkontaktes befindet und zur gegenseitigen elektrischen Isolation der beiden Schalterkontakte ein Hauptteil der Hochdruckgasbehälterwandung aus festem Isoliermaterial besteht. Der Niederdruckgasbehälter wirkt damit als Aufnahmebehälter für die sich durch den Lichtbogen bildenden Stoffe, so daß der Schalterkontaktisolator gegen eine Verunreinigung durch diese Stoffe geschützt ist. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die zum Hochdruckbehälter führende Rohrleitung für das zurückgepumpte Gas aus Metall besteht und in einem vom vor dem Lichtbogen liegenden Schalterkontakt isolierten Wandabschnitt des Hochdruckbehälters einmündet, also beispielsweise in dem aus Isoliermaterial bestehenden Wandteil. Der erfindungsgemäße Druckgasumlaufschalter kann auch entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung in einem äußeren Gefäß eingeschlossen sein, das · ein unter einem geringen Überdruck von beispielsweise etwa 3,5 atü gehaltenes Gas enthält, wobei beispielsweise der Gasdruck in dem äußeren Gefäß normalerweise gleich dem Gasdruck in dem Niederdruckbehälter ist und der Innenraum des Niederdruckbehälters über einen Kühler und ein Gasfilter mit dem Innenraum dieses äußeren Gefäßes verbunden sind und eine Pumpeinrichtung zum Zurückpumpen von Gas aus dem äußeren Gefäß in den Hochdruckbehälter Druckgasumlaufschalter

Anmelder:

A. Reyrolle & Company Limited,

Hebburn, Durham (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Austin Frederick Brabant Young, Kenton

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. April 1960 (15 245),
24. März 1961 (10 971)

vorgesehen ist. Dadurch werden Überschläge zwischen benachbarten Schaltern vermieden und ein geräuscharmer Betrieb des Schalters erzielt. Weiterhin können der Hochdruckgasbehälter und der Niederdruckgasbehälter eine in den Innenraum des Hochdruckbehälters hineinragende gewölbte Stirnwand gemeinsam haben, insbesondere dann, wenn ein Druckgasumlaufschalter zwei Unterbrechungsstellen besitzt und zwei Niederdruckbehälter mit einem gemeinsamen Hochdruckbehälter Stirnseite an Stirnseite angeordnet sind und die beiden mit den Niederdruckbehältern gemeinsamen Stirnwände des Hochdruckbehälters gewölbt ausgebildet sind und in das Innere des Hochdruckbehälters hineinragen.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckgasschalter mit einer Unterbrechungsstelle und stromführendem Behälter;

F i g. 2 ist eine schematische Darstellung eines auf einer einzigen isolierenden Säule angeordneten Ausschalters mit zwei Unterbrechungsstellen und stromführendem Behälter;

F i g. 3 ist ein Längsschnitt durch einen Ausschalter mit vier Unterbrechungsstellen, bei dem der Behälter keinen Strom führt;

Fig. 4 ähnelt Fig. 3, zeigt jedoch eine abgeänderte Ausbildungsform eines Ausschalters mit vier

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Unterbrechungssiellen und einem Behälter, der keinen Strom führt;

F i g. 5 zeigt im Längsschnitt eine weitere Ausbildungsform eines Ausschalters mit vier Unterbrechungsstellen und einem keinen Strom führenden Behälter.

Die in F i g. 1 gezeigte Ausbildungsform eines Ausschalters mit einer Unterbrechungsstelle und stromführendem Behälter, bei der ein nach außen

von der äußeren Stirnwand 23 des Niederdruckbehälters 12 aus in Richtung auf das andere Ende des Behälters und grenzt einen zweiten ringförmigen Kanal 35 ab, der bei 33 in Verbindung mit dem erwähnten offenen Ende des ersten Ringkanals 32 steht und an seinem anderen Ende in dem Innenraum des Behälters 12 innerhalb der Führungswand 34 mündet. Nahe der gemeinsamen Stirnwand 13 sind längs des Umfangs der Auskleidung 31 aus Metall mehrere

abgedichtetes System für das zum Löschen des Licht- io Blasöffnungen 36 in Form eines Kranzes vorgesehen;

bogens dienende Gas vorgesehen ist, umfaßt em Lichtbogenunterbrechungsaggregat 10 mit zwei gleichachsig angeordneten zylindrischen Behältern 11 und 12, die eine gemeinsame Stirnwand 13 besitzen,

diese Blasöffnungen arbeiten mit dem Blasventil 30 zusammen, und die Blasöffnungen 36 sind von dem Bereich innerhalb des Kühlers 31, 34 durch eine konische Sperre 37 aus Metall getrennt, die an ihrem

in der eine Düse 14 zum Erzeugen eines Gasstroms 15 äußeren Rand mit der Auskleidung 31 verbunden ist ausgebildet ist. Der vor der Lichtbogenstrecke lie- und zusammen mit der gemeinsamen Stirnwand 13

einen von der Düse 14 zu den Blasöffnungen 36 führenden konischen Kanal 38 abgrenzt. Dieser konische Kanal 38 wird normalerweise auf dem Druck

gende Behälter 11 ist mit verdichteter Luft gefüllt,
deren Druck etwa 35 atü beträgt; dieser Behälter
bildet den Hochdruckbehälter; er besitzt eine zylindrische isolierende Wand 15, deren eines Ende an 20 des Hochdruckbehälters 11 gehalten, und zwar durch der gemeinsamen Stirnwand 13 befestigt ist und das Blasventil 30, das einen zylindrischen Ventilring deren anderes Ende mit einer Kappe 16 aus Metall umfaßt, welcher die Auskleidung 31 aus Metall umversehen ist, die eine Klemme 17 des Schalter- gibt und die Blasöffnungen 36 normalerweise veraggregats 10 trägt. Ein mit seinem äußeren Ende an deckt. Das ringförmige Blasventil 30 ist durch hier der Abschlußkappe 16 befestigter langgestreckter 25 nicht gezeigte Mittel mit der Betätigungsvorrichtung Leiter 18 erstreckt sich gleichachsig mit dem Hoch- 25 so verbunden, daß es dann, wenn die bewegliche druckbehälter 11 innerhalb desselben in Richtung Kontaktstange 21 gegenüber dem festen Kontakt 19 auf die Düse 14, und das innere Ende 19 des Leiters zurückgezogen wird, um bei 27 einen Lichtbogen zu 18 bildet den feststehenden Kontakt des Ausschal- ziehen, ebenfalls zurückgezogen wird, um die Blasters, der in einem geringen Abstand von der Düse 14 30 öffnungen 36 freizugeben, wie es in F i g. 1 gezeigt angeordnet ist. Der Leiter 18 ist durch die Abschluß- ist, so daß ein Druckluftstrom entsteht, der die kappe 16 aus Metall mit der zugehörigen Kappe 17 Düse 14 mit Überschallgeschwindigkeit durchströmt, des Aggregats 10 elektrisch leitend verbunden. Dieser Druckluftstrom bestreicht den in der Düse bei Der andere Behälter 12, d. h. der Niederdruckbe- 27 stehenden Lichtbogen und führt die Produkte des hälter, besteht vollständig aus Metall und umschließt 35 Lichtbogens längs des konischen Kanals 38 mit, den beweglichen Kontakt 21, der eine in der Längs- woraufhin die Druckluft die geöffneten Blasöffrichtung zurückziehbare Stange umfaßt, welche sich nungen 36, den äußeren Ringkanal 32 des Kühlers längs der Achse des Behälters 12 erstreckt, wobei das und dann in der entgegengesetzten Richtung den innere Ende der Kontaktstange normalerweise durch inneren Ringkanal 35 des Kühlers durchströmt, bis die Düse 14 hindurchragt und in elektrisch leitender 40 sie im gekühlten Zustand und erforderlichenfalls Berührung mit dem feststehenden Kontakt 19 steht.
Das äußere Ende 22 der beweglichen Kontaktstange
21 ragt durch die Stirnwand 23 des Niederdruckbehälters 12 nach außen und ist gegenüber dieser

Stirnwand durch eine Rohrmembran 24 abgedichtet; 45 konischen Sperre 37 und wird nicht über diese Sperre

das äußere Ende der Kontaktstange ist mit einer me- hinaus zurückgezogen.

nach dem Filtrieren in den Innenraum des Behälters 12 innerhalb der Führungswand 34 eintritt. Die bewegliche Kontaktstange 21 erstreckt sich durch eine sie eng umschließende zentrale öffnung 39 in der

chanischen Antriebseinrichtung 25 verbunden, mittels deren sie in der Längsrichtung zurückgezogen werden kann, um einen Lichtbogen zwischen ihrem

Um den Druckunterschied zwischen dem Hochdruckbehälter 11 und dem Niederdruckbehälter 12 wieder herzustellen, ist eine einstufige Pumpe 40 vor

inneren Ende und dem feststehenden Kontakt 19 zu 50 gesehen, die durch Rohrleitungen 41 und 42 aus ziehen; dieser Lichtbogen erstreckt sich durch die Metall mit einer Auslaßöffnung 43 in der Stirnwand Düse 14, wie es in F i g. 1 bei 27 angedeutet ist, wenn
der bewegliche Kontakt 21 ganz aus der Düse 14

herausgezogen worden ist.

23 des Niederdruckbehälters 12 und einer Einlaßöffnung 44 in der isolierenden Wand 15 des Hochdruckbehälters 11 nahe der gemeinsamen Stirnwand Der Niederdruckbehälter 12 umschließt ferner ein 55 13 verbunden ist. Es sei bemerkt, daß bei dieser An-

Blasventil 30 und einen ringförmigen Kühler für den Ordnung die Pumpe selbst und die Verbindungsrohre

heißen Gasstrom; der Niederdruckbehälter wird in der Strömungsrichtung hinter dem Blasventil 30 auf einem Druck von etwa 10,5 atü gehalten. Ferner ist

innerhalb der äußeren zylindrischen Wand des Be- 60 Die Pumpe 40 wird durch einen elektrisch isolieren-

t,su»~ -ι-» ^ „.n-^^u- _A..„,,,__:J„„_ « „.._ _{den mechanisc}h_eil Antrieb 46 angetrieben. Entsprechend ist eine isolierende Verbindungsstange 47 vorgesehen, um die Antriebskraft auf den Betätigungsmechanismus 25 zu übertragen, so daß die bewegliche Kontaktstange 21 und das ringförmige Blasventil 30 zurückgezogen werden können, um den

aus Metall stromführend sind, da sie sich auf der Spannung der hinter der Lichtbogenstrecke liegenden Klemme 45 des Schalteraggregats 10 befinden.

hälters 12 eine zylindrische Auskleidung 31 aus Metall befestigt, die einen ringförmigen Kanal 32 abgrenzt, welcher an seinem der gemeinsamen Stirnwand 13 benachbarten Ende geschlossen und bei 33 an seinem in die Strömungsrichtung weisenden Ende offen ist. Eine innere Führungswand 34, die ebenfalls als zylindrischer Mantel aus Metall ausgebildet ist, erstreckt sich gleichachsig mit der Auskleidung 31

Schalter zu betätigen. Das ganze Schalteraggregat 10 wird von einer einzigen isolierenden Säule 48 getra-

gen, auf deren oberem Ende der Niederdruckbehälter 12 aus Metall angeordnet ist, so daß das Schalteraggregat 10 von atmosphärischer Luft umgeben ist.

F i g. 2 zeigt schematisch einen Ausschalter mit zwei Unterbrechungsstellen, der zwei Unterbrechungsaggregate umfaßt, welche jeweils dem Aggregat 10 nach Fig. 1 ähneln; jedes Unterbrecheraggregat besitzt einen gesonderten Hochdruckbehälter 50, doch ist diesen Behältern ein gemeinsamer Niederdruckbehälter 51 zugeordnet, der durch eine einzige isolierende Säule 52 unterstützt wird. Die beiden Hochdruckbehälter 50 erstrecken sich von den Enden des ihnen gemeinsamen Niederdruckbehälters 51 aus in entgegengesetzten Richtungen, und ihre Abschlußkappen 53 und 54 aus Metall bilden die Klemmen oder Anschlüsse des Ausschalters. Die Hauptteile der beiden Hochdruckbehälter 50 werden durch zylindrische isolierende Wände gebildet, die ebenso wie bei der Anordnung nach F i g. 1 in der Strömungsrichtung vor diesen liegen, innerhalb deren bei der Betätigung des Ausschalters zwei hintereinandergeschaltete Lichtbogen gezogen werden. Es ist eine einzige Pumpe vorgesehen, um den Gasdruckunterschied zwischen den Hochdruckbehältern 50 und dem gemeinsamen Niederdruckbehälter 51 wieder herzustellen; diese Pumpe besitzt einen elektrisch isolierenden Antrieb, der sich zusammen mit dem Antrieb für den Betätigungsmechanismus der beiden Unterbrecheraggregate durch die isolierende Tragsäule 52 erstreckt.

In F i g. 3 erkennt man eine weitere Ausbildungsform der Erfindung, bei der es sich um einen Ausschalter mit vier Unterbrechungsstellen und einem keinen Strom führenden Behälter handelt; dieser Ausschalter setzt sich aus zwei einander ähnelnden, Rücken an Rücken angeordneten Aggregaten mit je zwei Unterbrechungsstellen zusammen, die allgemein der an Hand von F i g. 2 beschriebenen Anordnung entsprechen und in Reihe geschaltet sind. Bei der Anordnung nach Fig. 3 umfaßt jedes Teilaggregat mit zwei Unterbrechungsstellen einen gemeinsamen Niederdruckbehälter 60, auf dessen Enden zwei Hochdruckbehälter 61 und 62 angeordnet sind, deren Seitenwände aus isolierendem Ma-. terial bestehen. Jeder äußere Hochdruckbehälter 61 trägt eine Abschlußkappe 63 aus Metall, während die beiden einander benachbarten inneren Hochdruckbehälter 62 Ende an Ende miteinander verbunden sind und eine gemeinsame isolierende Wand aufweisen. Die Anordnung der zum Unterbrechen des Stromkreises dienenden Kontakte, Düsen und Blasventile der vier Unterbrechungsaggregate ähnelt bei dieser Kombination der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung und ist daher in Fig. 3 nur schematisch angedeutet. Die vier festen Kontakte in den Hochdruckbehältern 61 und 62 sind mit 65 bezeichnet, die beweglichen Kontakte 66 ragen normalerweise durch die Düsen 67 und stehen in leitender Berührung mit den festen Kontakten 65, doch können sie nach innen zurückgezogen werden; zu diesem Zweck sind geeignete Mittel 68, z. B. mit Zahnstangen zusammenarbeitende Ritzel, vorgesehen, die mittels eines isolierenden mechanischen Antriebs betätigt werden. Die beiden beschriebenen und dargestellten Unterbrechungskombinationen mit je zwei Unterbrechungsstellen sind elektrisch in Reihe geschaltet, wobei die äußeren Hochdruckbehälter 61 durch die unteren Enden von zwei isolierenden Einführungshülsen 71 unterstützt werden, welche in einen geerdeten Metallbehälter 70 hineinragen, in dem die Unterbrecheraggregate angeordnet sind; die Leiter der Einführungshülsen 71 sind mit den Abschlußkappen 63 verbunden. Der Behälter 70 ist mit einem isolierenden Strömungsmittel, z. B. einer-Flüssigkeit oder einem verdichteten Gas gefüllt. Wenn Luft als isolierende Füllung verwendet wird, befindet sie sich auf einem Überdruck, der niedriger ist als der Gasdruck in den Niederdruckbehältern 60, der z. B. etwa 3,5 atü beträgt. Außerhalb der Unterbrecheraggregate sind im Innenraum des Behälters 70 zwei Pumpen 72 angeordnet, die an Rohrleitungen 73 aus Metall angeschlossen sind; der Einlaß jeder Pumpe 72 ist durch eine Rohrleitung 73 mit einem der Niederdruckbehälter 60 verbunden, während der Auslaß jeder Pumpe mit den beiden zugehörigen Hochdruckbehältern 61 und 62 verbunden ist, in welche die Rohrleitungen 73 über Durchtrittsöffnungen in den isolierenden Wänden der Hochdruckbehälter in der an Hand von Fig. 1 beschriebenen Weise eintreten. Somit ist das isolierende Mittel in dem Behälter 70 von den nach außen abgedichteten Systemen für das zum Löschen der Lichtbogen dienende Gas vollständig getrennt, welches sich in den Hoch- und Niederdruckbehältern der Unterbrecheraggregate und den zugehörigen Pumpen und Verbindungsleitungen befindet. Ein isolierender Antrieb 74 für die beiden Pumpen 72 ragt in den geerdeten Behälter 70 hinein.

Wenn eine Trennung des isolierenden Mittels in dem Behälter 70 von dem zum Löschen der Lichtbogen dienenden Strömungsmittel innerhalb der Unterbrecheraggregate nicht erforderlich ist, kann man den geerdeten Metallbehälter 70 mit verdichteter Luft unter einem Druck von etwa 35 atü füllen, wobei der Behälter 70 in unmittelbarer Verbindung mit den Innenräumen der vier Hochdruckbehälter der Unterbrecheraggregate steht. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt, wo ähnliche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind wie in Fig. 3. Im vorliegenden Fall sind jedoch die Einlasse der Pumpen 72 mit Öffnungen in den Wänden der beiden Niederdruckbehälter 60 verbunden, doch fördern die Pumpen unmittelbar in den Innenraum des Behälters 70. Möglicherweise ist diese Anordnung nicht für solche Fälle geeignet, in denen das in dem Behälter 70 befindliche Gas in seiner Isolationsfähigkeit geschädigt werden kann, wenn es der Wirkung elektrischer Lichtbogen ausgesetzt wird; dies gilt für bestimmte isolierende Gase mit Ausnahme von Luft, bei denen chemische Änderungen auftreten, wenn sie der Wirkung von Lichtbogen ausgesetzt werden.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausbildungsform der Erfindung, bei der das System für das zum Löschen der Lichtbogen dienende Gas nicht von dem isolierenden Strömungsmittel innerhalb des geerdeten Behälters getrennt ist. Bei der Ausbildungsform nach F i g. 5 handelt es sich um einen Ausschalter mit vier Unterbrechungsstellen, der wie zuvor zwei Rücken an Rücken angeordnete Unterbrecheraggregate mit je zwei Unterbrechungsstellen umfaßt und in einem geerdeten äußeren Metallbehälter 80 untergebracht ist, welcher mit verdichteter Luft gefüllt ist, deren Druck den Atmosphärendruck etwas überschreitet und

ζ. B. etwa 7 atü beträgt. Jedes Unterbrecheraggregat mit zwei Unterbrechungsstellen umfaßt je einen gemeinsamen Hochdruckbehälter 81 mit einer zylindrischen Wand aus isolierendem Material, der an einem Ende einen äußeren Niederdruckbehälter 82 und an seinem anderen Ende einen inneren Niederdruckbehälter 83 trägt. Die beiden inneren Niederdruckbehälter 83 haben eine gemeinsame zylindrische Seitenwand 84 aus Metall und sind durch konvex gewölbte Stirnwände 85 aus Metall abgeschlossen, die dem benachbarten gemeinsamen Hochdruckbehälter 81 zugewandt sind. Ähnlich besitzt jeder äußere Niederdruckbehälter 82 eine konvex gewölbte Stirnwand 85 aus Metall, die in das Innere des Hochdruckbehälters 81 hineinragt.

Das die Rücken an Rücken angeordneten Kammern umfassende Aggregat befindet sich in dem Behälter 80, in welchem es durch zwei Einführungshülsen 86 unterstützt wird, wobei die unteren Enden aufweisenden Aggregats, und zwar außerhalb der vier Niederdruckkammern 82 und 83, jedoch innerhalb der beiden Hochdruckkammern 81, wie es aus F i g. 5 ersichtlich ist. Diese Antriebswelle 96 wird über ein Kegelradgetriebe 97 von einer querliegenden isolierenden Antriebswelle 98 angetrieben; die Welle 98 ist gleichachsig mit dem isolierenden Rohr 89 angeordnet und wird ihrerseits von einer in dem Hochdruckbehälter 88 angeordneten Welle 100 aus über

ίο ein weiteres Kegelradgetriebe 99 angetrieben. Da sich der Behälter 88 auf dem Erdpotential befindet, kann die Welle 100 direkt mit den pneumatischen oder sonstigen Mitteln zum Betätigen des Ausschalters verbunden sein. Die isolierende Antriebswelle 96 trägt zwei Kegelzahnräder 101, von denen in F i g. 5 nur eines dargestellt ist; jedes Kegelzahnrad 101 treibt über ein weiteres Kegelzahnrad eine isolierende Welle 102 an, die sich quer durch jede Hochdruckkammer 81 erstreckt und ein Ritzel 103 trägt, das

der zugehörigen Leiter bei 87 mit den äußeren 20 mit einer Zahnstange 104 zusammenarbeitet, mittels

Niederdruckbehältern 82 mechanisch und elektrisch verbunden sind. Außerdem ist ein geerdeter Hochdruckvorratsbehälter 88 aus Metall auf der Außenseite des Behälters 80 angeordnet; der Behälter 88 steht über ein isolierendes Rohr 89 mit den beiden Hochdruckkammern 81 in Verbindung, so daß die Innenräume jeder Hochdruckkammer 81, des Rohrs 89 und des Druckbehälters 88 dem gleichen Gasdruck ausgesetzt sind, der z. B. etwa 35 atü beträgt, deren zwei bewegliche, zum Unterbrechen von Lichtbogen dienende Kontakte 105 in der Längsrichtung vorgeschoben oder zurückgezogen werden können. Jeder bewegliche Kontakt 105 arbeitet mit einem festen Kontakt 106 zusammen, der durch den Rand einer Düsenöffnung 107 gebildet wird, welche in der gewölbten Stirnwand 85 der betreffenden Niederdruckkammer 82 oder 83 ausgebildet ist. In der Strömungsrichtung hinter der Düsenöffnung 107 bil-

so daß praktisch ein einziger Raum vorhanden ist, 30 det eine Fortsetzung der gewölbten Wand 85 aus der mit einem unter einem hohen Druck stehenden Metall eine allgemein konische Düse 108, an deren Gas gefüllt ist. Auf diese Weise wird das wirksame innerem Ende ein Ventilsitz 109 vorgesehen ist, mit

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Volumen jeder Hochdruckkammer 81 um die Hälfte des Gesamtvolumens des Behälters 88 und des Rohrs 89 vergrößert, so daß das Volumen jeder Hochdruckkammer 81 selbst nur für eine einzige Stromunterbrechung auszureichen braucht.

Die gewölbten Stirnwände 85 aus Metall, die zu den Niederdruckbehältern gehören, bewirken dadurch, daß sie in die Innenräume der beiden Hochdruckbehälter 81 hineinragen, ebenfalls eine Vergrößerung des Rauminhalts der Niederdruckbehälter, denn diese Behälter können axial in die benachbarten Hochdruckbehälter hinein vorspringen, ohne die axiale Gesamtlänge des Aggregats zu vergrößern. Somit kann jeder Niederdruckbehälter 82 oder 83 bei einem erforderlichen Mindestvolumen eine geringere axiale Länge erhalten, als es anderenfalls möglich wäre. Außerdem führt die konvex gewölbte Form der Stirnwände 85 der Niederdruckbehälter zu einer günstigen Verteilung der elektrischen Beanspruchungen auf die beiden Enden jedes Hochdruckbehälters, auch wird eine Steigerung der mechanischen Festigkeit erzielt, so daß sie dem Gasdruckunterschied besser standhalten können.

Eine auf der Außenseite des Behälters 80 angeordnete einzelne geerdete Pumpe 90 ist durch Rohrleitungen 91 bzw. 92 aus Metall mit einer Auslaßöffnung 93 in der Metallwand des Behälters 80 bzw. einer Einlaßöffnung 94 in der Wand des Hochdruckbehälters 88 verbunden; die Pumpe 90 dient dazu, Gas aus dem Inneren des Behälters 80 in den Hochdruckvorratsbehälter zu pumpen, nachdem der Ausschalter betätigt worden ist, um den erforderlichen Gasdruckunterschied wieder herzustellen und aufrechtzuerhalten.

Eine langgestreckte Antriebswelle 96 erstreckt sich durch den Innenraum des vier Unterbrechungsstellen dem ein bewegliches Blasventilorgan 110 zusammenarbeitet, das an einem Ende einer Kolbenstange 111 angebracht ist. Das Blasventil 109, 110 wird pneumatisch unter der Kontrolle eines Vorsteuerventils 112 betätigt, welch letzteres die Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Gas aus der Kammer 81 zu einer Einlaßöffnung 113 in der Wandung der betreffenden Niederdruckkammer 82 oder 83 steuert; die Einlaßöffnung 113 führt über eine Rohrleitung 114 zu einem innerhalb der Niederdruckkammer 82 bzw.

83 ausgebildeten Zylinder 115. In dem Zylinder 115 paßt ein Kolben 116, der auf dem anderen Ende der Kolbenstange 111 angeordnet ist; wenn dem Zylinder 115 durch das Vorsteuerventil 112 unter hohem Druck stehendes Gas zugeführt wird, wirkt dieses Gas auf den Kolben 116, um das Blasventilorgan 110 von seinem Sitz 109 abzuheben, so daß die Hochdruckkammer 81 einen zum Löschen des Lichtbogens dienenden Gasstrahl abgibt, der sich durch die Düse 107 in die Niederdruckkammer 82 oder 83 hineinbewegt.

Es sei bemerkt, daß die beiden mittleren Niederdruckkammern 83, die von einer einzigen Seitenwand

84 aus Metall umschlossen werden, einen einzigen Zylinder 115 gemeinsam haben, in dem zwei Kolben 116 Rücken an Rücken angeordnet sind; diese Kolben arbeiten mit den beiden Blasventilen zusammen. Jedoch ist jede der äußeren Niederdruckkammern 82 mit nur einem Kolben in dem zugehörigen Betätigungszylinder ausgerüstet; dieser Kolben betätigt jeweils das zugehörige Blasventil.

Die Betätigung der verschiedenen Blasventile wird ebenfalls durch die Drehbewegung der Antriebswelle eingeleitet, die drei drehbare Nocken 118 trägt, von denen in F i g. 5 nur einer zu erkennen ist; diese Nocken arbeiten mit Bewegungsabnahmeorganen 119

auf den Betätigungsteilen der Vorsteuerventile 112 zusammen, so daß eine Drehung der Welle 96 in einer Richtung bewirkt, daß sämtliche Vorsteuerventile 112 geöffnet werden, um den zugehörigen Zylindern 115 das verdichtete Gas zuzuführen; eine weitere Drehung der Welle 96 bewirkt, daß die Vorsteuerventile 112 geschlossen werden, um die Verbindung zwischen dem Hochdruckbehälter 81 und dem betreffenden Zylinder 115 zu unterbrechen und gleichzeitig jeden Zylinder 115 mit einem bei 120 schematisch angedeuteten Entlüftungskanal zu verbinden, der durch die Wandung der Hochdruckkammer 82 nach außen zum Innenraum des äußeren Behälters 80 führt, welcher, wie schon erwähnt, normalerweise auf dem gleichen niedrigen Druck gehalten wird wie die Niederdruckkammern 82 und 83; wenn als verdichtetes Gas Luft verwendet wird, beträgt dieser Druck z. B. etwa 7 atü.

Im Inneren jeder Niederdruckkammer 82 und 83 ist ein Gaskühler der Labyrinthbauart angeordnet, der durch mehrere sich überlappende ringförmige Leit- und Umlenkorgane 122 aus Blech gebildet wird, welche gemäß F i g. 5 einen langgestreckten Strömungsweg für die von dem Blasventil kommenden heißen Gase zu dem Bereich 123 jeder Niederdruckkammer 82 bzw. 83 bilden, wenn das Blasventil geöffnet wird. Somit werden die durch den Kühler entweichenden heißen Gase durch ihre Berührung mit den durch die Leitbleche 122 gebildeten Kühlflächen gekühlt, bevor sie in die Zone 123 gelangen.

Ferner ist in eine Öffnung in der Seitenwand jeder Niederdruckkammer 82 und 83 ein Filter 124 eingebaut, das eine Verbindung zwischen der Zone 123 der Niederdruckkammern und der inneren Zone 125 des äußeren geerdeten Metallbehälters 80 außerhalb der Kammern herstellt und die Gase filtriert, welche durch den Gasdruckunterschied veranlaßt werden, aus den Kammern 82 und 83 in die Zone 125 überzutreten.

Nachstehend ist die Arbeitsweise des Ausschalters nach Fig. 5 beschrieben. Wenn der Ausschalter geschlossen ist, stehen die vier beweglichen Kontakte 105 in Berührung mit den festen Kontakten 106. Die vier Blasventilorgane 110 liegen an ihren Sitzen 109 an, und die drei Vorsteuerventile 112 sind geschlossen. Beim Auftreten eines Fehlers in dem durch den Ausschalter geschützten Leitungssystem wird der Ausschalter ausgelöst und die Antriebseinrichtung 100, 99, 98, 97 und 96 betätigt. Die Drehbewegung der langen Antriebswelle 96 bewirkt eine Drehung der beiden Wellen 102, so daß die vier beweglichen Kontakte 105 gegenüber den zugehörigen festen Kontakten 106 zurückgezogen werden; hierbei werden in den vier entstehenden Unterbrechungsstrecken Lichtbogen gezogen. Gleichzeitig und bevor sich die Stromunterbrechungskontakte 105 und 106 getrennt haben, bewirkt die Drehung der drei Nocken 118, daß die drei Vorsteuerventile 112 geöffnet werden, um den Zylindern 115 das unter hohem Druck stehende Gas zuzuführen, damit die Kolben 116 beaufschlagt werden und die vier Blasventile 110 öffnen. Hierdurch wird veranlaßt, daß durch jede Düse 107 von dem zugehörigen Hochdruckbehälter aus ein Strom des zum Löschen der Lichtbogen dienenden Gases in den durch die konische Düse 108 gebildeten Kanal eingeleitet wird; von dort aus gelangt das Druckgas durch das geöffnete Blasventil 109, 110 zu der betreffenden Niederdruckkammer 82 oder 83. Der die Düse 107 passierende Löschgasstrom bestreicht den Lichtbogen, bis dieser schließlich gelöscht wird; die heißen ionisierten Produkte des Lichtbogens werden durch den Gasstrom längs der Düse 107 mitgerissen und in die zugehörige Niederdruckkammer 82 oder 83 überführt; dort werden sie durch ihre Berührung mit den ringförmigen Kühlflächen 122 des Kühlers gekühlt und entionisiert. Der so gekühlte und entionisierte Gasstrom gelangt schließlich in die Zone 123 des Niederdruckbehälters 82 oder 83 und bewirkt eine Erhöhung des Gasdrucks in der betreffenden Kammer. Der hierbei entstehende Druckunterschied an dem Filter 124 bewirkt, daß das Gas langsam durch das Filter nach außen in die innere Zone 125 des geerdeten Metallbehälters 80 außerhalb der Hoch- und Niederdruckkammern entweicht, um sich mit dem Gas zu mischen, das bereits in der Zone 125 des Behälters 80 vorhanden ist.

Nach dem Löschen der Lichtbogen bewirkt eine weitere Drehung der Antriebswelle 96, daß die Blasventile geschlossen werden, und zwar dadurch, daß die Vorsteuerventile 112 ermöglichen, daß der hohe Druck in den Zylindern 115 entspannt wird. Wenn der Gasdruck in den Hochdruckkammern 81 und dem Vorratsbehälter 88 durch ein- oder mehrmalige Betätigung des Ausschalters auf einen Wert herabgesetzt worden ist, der unter dem im Vergleich zu dem Druck in dem Behälter 80 und den Niederdruckkammern erforderlichen Wert liegt, wird die Pumpe automatisch in Betrieb gesetzt, um Gas aus dem unter einem niedrigen Druck stehenden Behälter 80 in den Hochdruckbehälter 88 zurückzufordern, bis der erforderliche Druckunterschied wieder hergestellt ist.

Um den Ausschalter wieder zu schließen, wird die Welle 96 durch die Antriebseinrichtung in der entgegengesetzten Richtung gedreht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Druckgasumlauf schalter mit einem Hochdruckgasbehälter und einem über ein Blasventil mit diesem verbundenen Niederdruckgasbehälter, bei dem zum Löschen des beim Öffnen der Schalterkontakte auftretenden Lichtbogens ein Gasstrom von dem Hochdruckgasbehälter zu dem Niederdruckgasbehälter erzeugt wird und zum Wiederherstellen des Druckunterschiedes zwischen dem Hoch- und Niederdruckgasbehälter nach dem öffnen der Schalterkontakte eine Pumpeinrichtung zum Rückpumpen des Gases in den Hochdruckgasbehälter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckgasbehälter aus elektrisch leitendem Material besteht und sich auf dem Potential des hinter dem Lichtbogen liegenden Schalterkontaktes befindet und zur gegenseitigen elektrischen Isolation der beiden Schalterkontakte ein Hauptteil der Hochdruckgasbehälterwandung aus festem Isoliermaterial besteht.

2. Druckgasumlaufschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Hochdruckbehälter führende Rohrleitung für das zurückgepumpte Gas aus Metall besteht und in einem vom vor dem Lichtbogen liegenden Schaltkontakt isolierten Wandabschnitt des Hochdruckbehälters einmündet.

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3. Druckgasumlauf schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in einem äußeren Gefäß eingeschlossen ist, das ein unter einem geringen Überdruck von beispielsweise etwa 3,5 atü gehaltenes Gas enthält.

4. Druckgasumlaufschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck in dem äußeren Gefäß normalerweise gleich dem Gasdruck in dem Niederdruckbehälter ist und der Innenraum des Niederdruckbehälters über einen Kühler und ein Gasfilter mit dem Innenraum dieses äußeren Gefäßes verbunden ist und eine Pumpeinrichtung zum Zurückpumpen von Gas aus dem äußeren Gefäß in den Hochdruckbehälter vorgesehen ist.

5. Druckgasumlaufschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hoch-

druckgasbehälter und der Niederdruckgasbehälter eine in den Innenraum des Hochdruckbehälters hineinragende gewölbte Stirnwand gemeinsam haben.

6. Druckgasumlaufschalter mit zwei Unterbrechungsstellen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Niederdruckbehälter mit einem gemeinsamen Hochdruckbehälter Stirnseite an Stirnseite angeordnet sind und die beiden mit den Niederdruckbehältern gemeinsamen Stirnwände des Hochdruckbehälters gewölbt ausgebildet sind und in das Innere des Hochdruckbehälters hineinragen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 713 798, 738 528;
USA.-Patentschrift Nr. 2 507 210.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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