DE1218042B

DE1218042B - Elektrischer Schalter mit durch ein rotierendes Antriebssystem betaetigten Kontakten

Info

Publication number: DE1218042B
Application number: DEL39530A
Authority: DE
Inventors: Hubert S Hayes
Original assignee: HUBERT S HAYES
Current assignee: HUBERT S HAYES
Priority date: 1961-07-12
Filing date: 1961-07-12
Publication date: 1966-06-02

Description

Elektrischer Schalter mit durch ein rotierendes Antriebssystem betätigten Kontakten Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, dessen Kontakte durch ein ffuid-, insbesondere druckgasbeaufschlagtes rotierendes Antriebssystem betätigt werden, das aus zwei einen nach außen dichten Raum bildenden, die Schaltkontakte tragenden, gegeneinander drehbaren Schalen besteht.
Es sind Druckgasschalter bekannt, bei denen die zum Löschen des Lichtbogens zwischen den Schaltkontakten dienende Druckluft zur Erzeugung einer Drehbewegung dient. Sie wird hierzu einer Luftturbine zugeführt, die wegen ihres bei niederen Drehzahlen kleinen Drehmomentes auf höhere, Drehzahlen beschleunigt werden muß, bevor sie über eine Fliehkraftkupplung mit der Schalterwelle gekuppelt wird. Einderartiger Schalter hat vor allem den Nachteil großer Totzeiten, die durch die Hochlaufzeiten der Turbine bedingt sind. Außerdem erfordern Turbine, Kupplung und Schaltwelle bei hohen Drehzahlen hochwertige Lager, die den an sich schon hohen Aufwand noch vergrößern. Nach einem Schaltvorgang muß die Turbine erst wieder stillgesetzt werden, bevor isie in entgegengesetzter Richtung wieder hochlaufen kann, so daß auch hierdurch unerwünschte Totzeiten auftreten können.
Bei einem anderen bekannten Schalter bilden zwei Schalen, die an ihren Berührungsstellen Kontakte tragen, einen dichten Raum, dem zur Lichtbogenlöschung Druckluft zugeführt wird. Da eine der Schalen axial verschiebbar ist, werden die Schalen voneinander forübewegt, wobei die Kontakte durch die an ihnen vorbeiströmende Druckluft eine gute Kühlung erfahren.
Die Erfindung bezweckt einen Schalter der eingangs beschriebenen Art, der sich gegenüber den bekannten Schaltern ähnlicher Bauart durch einen sehr einfachen Aufbau, geringes Eigengewicht, kleine Totzeiten bei hoher Schaltgeschwindigkeit sowie durch große Betriebssicherheit auszeichnet.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jede der beiden Schalen des Schalters mit mindestens einem den Innenraum radial dicht abteilenden Drehflügel versehen ist derart, daß das bei einer Schalthandlung in die durch die Drehflügel begrenzten Kammern strömende Druckgas eine gegenseitige Verdrehung der Drehflügel bei einer Vergrößerung des von den Drehflügeln eingeschlossenen Raumvolumens bewirkt.
Die Schalen können, um besondere Isolatoren für die Schaltkontakte zu sparen, zweckmäßig aus einem Isolierstoff hoher Wärmebeständigkeit und großer Kriechstronifestigkeit, z. B. aus einem härtbaren Kunststoff, wie mit Epoxyd-Harzen imprägniertein Glasfasergewebe, bestehen. Damit kann der Schalter auch für die Aufstellung im Freien bei großen Temperaturunterschieden, wie #sie beispielsweise in den Tropen auftreten, und in kleineren Schaltanlagen verwendet werden. Vorteilhafterweise werden die Rotationskörper als Schalen großer Steifigkeit ausgebildet, die nahezu gleichartig im Aufbau sind und sich leicht formen, spritzen oder gießen lassen.
Die am Umfang der Schalen angebrachten Schaltkontakte von jeweils zwei zusammenarbeitenden Rotationskörpern können einem Pol oder mehreren Polen des Schalters zugeordnet sein. Im ersten Falle handelt es sich dann um einen einpoligen Schalter für höhere Leistungen bei entsprechend vergrößerter Spannungstrennstrecke, im zweiten Falle um einen mehrpoligen Schalter, vorzugSweise um einen Drehstromschalter mittlerer Leistung.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, wobei gleichen Teilen dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind. Es zeigt F i g. 1 die Erfindung an einem horizontal geschnittenen Schalter mit drei Kontaktpaaren in eingeschaltetem, F i g. 2 in ausgeschaltetem Zustand, F i g. 3 einen vertikal geschnittenen Schalter gemäß der Erfindung, F i g. 4 eine Einzelheit der Lagerung, F i g. 5 perspektivisch einen aufgeschnittenen Schalter.
In F i g. 1 und 2 sind zwei schalenförmig ausgebildete Rotationskörper 1 und 2 koaxial zueinander angeordnet. Von den Schalen ist nur Schale 2 mit dem Antriebssystem. 3 und den Kontaktträgem 4 sichtbar. Die Schale 1 hat ebenfalls drei Kontaktträger 5 und einen Drehflügelantrieb 6. Die Kontaktträger tragen jeweils einen düsenfö =gen Schaltkontakt 7 und einen in Segmente unterteilten Gegenkontakt 8, der in den Düsenkontakt 7 federnd einrastet. In die Schale 2 ist eine Hohlwelle. 9 eingesetzt, die sich um ein feststehendes Rohr 10 dreht, das die Drehachse der beiden Schalen 1 und 2 bildet.
In F i g. 3 ist eine Seitenansicht des von den Schalen 1 und 2 gebildeten Schalters dargestellt, dessen untere Schale 1 sich gegenläufig zur Schale 2 auf einem Kugellager 11 a dreht, das selbstdichtend ausgebildet ist, damit das Druck- bzw. Löschmittel nicht aus dem Hohlraum der beiden Schalen ehtweichen kann.
Das Rohr 10 besteht vorteilhaft aus glasfaserverstärktem Kunststoff und weist eine Anzahl von Einlaßschlitzen 12 auf, durch die das Löschmittel in die Schalen 1 und 2 eintritt. Auch die Hohlwelle 9 hat zwischen den Antriebsflügeln Einlaßschlitze 13, von denen ein Teil die Einschaltung, der andere Teil die Ausschaltung steuert. Die Schalen 1 und 2 sind ferner gegen ein Drehgestell 14 und eine feste Scheibe 15 durch weitere Kugellager 11 b und 11 c abgestützt. Die Verbindung der beweglichen Schaltkontakte zu den festen Anschlüssen erfolgt durch flexible Zuleitungen 16, die auch teilweise in die Schalen eingelassen sein können.
F i g. 4 zeigt schematisch, wie die Kugellager 11 ausgebildet sein können. Zur Abdichtung wird vorzugsweise ein endloses, -doppeltes und einseitig verschweißtes Dichtungsband 111 verwendet, in das die Kugeln 112 eingelassen sind.
Aus der perspektivischen Darstellung der F i g. 5 eines aufgeschnittenen Schalters gemäß der Erfindung -läßt sich der Aufbau besonders gut erkennen.
Die Arbeitsweise des Schalters wird im folgenden an- Hand eines Aus- und Einschaltvorganges erläutert: - Bei geschlossenem Schalter entsprechend F 1 g. 1 wird zum Ausschalten jeweils über ein Ventil das in Form eines Druckstoßes dem Rohr 10 zugeführte Druckgas über die Schlitze 12 und die Schlitze 13 der Hohlwelle 9 in die von den Antriebsflügeln 3 und- 6 gebildeten Antriebskannunern. kleineren Volu- mens geleitet. Die Flügel 3 und 6 werden in Pfeilrichtung auseinandergetrieben, so daß die Kontakte 7 und 8 sich öffnen. Dabei strömt nach Freigabe der Zutrittsöffnungen zu den hohlen Kontakten 4 und 5 das jetzt als Löschmittel wirkende Druckgas aus den Schaltkontakten heraus und bringt den Lichtbogen zum Erlöschen. 0 Nach Zurücklegen eines Drehwinkels von etwa 60' zur Herstellung der Spannungstrennstrecke liegen die Träger4 und 5 an Anschlägen17, die auch zur Aufnahme derflexiblen Zuleitungen dienen können. Dabei kann die Ausbildung der Schalen so getroffen werden, daß die Antriebsflügel die Antriebsöffnungen des Druckgases in die Kontaktträger nacheinander freigeben, so daß der eine Kontakt früher vom Löschmittel durchströmt wird als der andere.
Bei offenem Schalter gemäß F i g. 2 wird zum Einschalten das wieder in Form eines Druckstoßes dem Rohr 10 zugeführte Druckgas in die zwischen den Antriebsflügeln3 und6neu gebildetenArbeitskammem kleineren Volumens geleitet, wodurch die Schalen in entgegengesetzter Richtung, entsprechend den Pfeilen der F! g. 2 bewegt werden, In diesem Fall werden beide Schalen gleichzeitig angetrieben, da die der Bewegungsrichtun- entgegenwirkende Beblasung erst verhältnismäßig spat freigegeben wird, wobei sie sowohl entionisierend als auch abbremsend wirkt. Durch die nur kurzzeitige Beaufschlagung des Antriebssystems mit dem Druckmittel und seine schnelle Entlüftung über die Kontakte eignet sich der Schalter besonders für kurze Unterbrechungen. Außerdem ist der Verbrauch an Druckgas gering.
Eine sehr vorteilhafte Anwendung findet derneue Schalter als Mastschalter, da er nur einen sehr geringen Lösehmittelverbrauch hat, daher auch verhältnismäßig wenig gewartet werden braucht. Hat man Hohlmaste zur Verfügung, so lassen sich diese als Druckgasbehälter ausbilden, die leicht durch eine kleine fahrbare Kompressoranlage oder aber auch durch einen druckgasentwickelnden Treibsatz aufgeladen werden können. Es ist aber auch möglich, den Schalter gemäß der Erfindung mit Drucköl zu betreiben, was besonders für kleine Netzstationen vorteilhaft ist, da man ihn in diesem Fall in den Transformator mit einbauen kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Schalter, dessen Kontakte durch ein fluid-, insbesondere druckgasbeaufschlagtes rotierendes Antriebssystem betätigl werden, das aus zwei einen nach außen dichten Raum bildenden, die Schaltkontakte tragenden.. gegeneinander drehbaren Schalen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schale mit mindestens einem den Innenraum radial dicht abteilenden Drehflügel versehen ist derart, daß das bei einer Schalthandlung in die durch die Drehflügel begrenzten Kammern strömende Druckgas eine gegenseitige Verdrehung dei Drehflügel bei einer Vergrößerung des von den Drehflügeln eingeschlossenen Raumvolumens bewirkt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schalen um eine zui Zuführung des Druckmittels dienende hohle Achse drehen. 3. Schalter nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Achse und eine sie umgebende, mit einer Schale fest verbundenen Hohlwelle Schlitze zur Druckgassteuerung füi die Schalthandlungen aufweisen. 4. Schalter nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen teilweise in die aus Isolierstoff bestehenden Schalen eingelassen, z. B. eingegossen, sind. 5. Schalter nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl dei Drehflügel je Schale gleich der Anzahl dei Kontaktpaare sind. 6. Schalter nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte auf das Druckgas leitenden, an den Schalen sitzenden Hohlarmen angeordnet sind. 7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehflügel und die Eintrittsöffnungen des Löschmittels von den Schalen in die Kontaktträger derart angeordnet sind, dafl die Kontakte nacheinander vom Löschmittel durchströmt werden. 8. Schalter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte in an sich bekannter Weise jeweils aus einem düsenförmigen Ringkontakt und einem in diesen einrastenden, in Seginente, unterteilten Gegenkontakt bestehen. 9. Schalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehflügel in der offenen Endstellung der Schaltkontakte federnd einrasten. 10. Schalter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen durch Kugellager gegen den feststehenden Teil abgestützt sind. 11. Schalter nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen an ihrem äußeren Umfang auf selbstdichtenden Kugellagern laufen. 12. Schalter nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellager aus in endlosem, doppelten und einseitig verschweißtem Dichtungsband aus Kunststoff eingefaßten Kugeln bestehen. 13. Schalter nach Ansprach 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Achse aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 487 543, 495 357, 520 540, 523 284, 523 890, 541705, 553 042, 610 058, 611214, 612 712, 619 461, 683 016, 714 592, 839 213.