DE1245473B - Druckgasschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTTmt PATENTAMT DeutscheKl.: 21c-35/10

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 245 473

Aktenzeichen: W 31585 VIII d/21 c

J 245 473 Anmeldetag: 31.Januar 1962

Auslegetag: 27. Juli 1967

Aus der deutschen Patentschrift 695 051 ist ein mehrpoliger Druckgasschalter mit einem geschlossenen Gehäuse bekannt, das die Löschkammern der einzelnen Pole enthält. Das Gehäuse dient außerdem als Niederdruckraum für ein wiederholt als Löschmittel verwendetes Gas, das von einem Kompressor aus dem Niederdruckraum abgesaugt und in einen außerhalb des Gehäuses liegenden Hochdruckbehälter gedrückt wird. Der Hochdruckbehälter ist durch ein Ventil gegen den Niederdruckraum absperrbar. Beim Öffnen des Ventils entsteht eine Druckgasströmung, die den Ausschaltlichtbogen löschen kann.

Das Gehäuse des bekannten Schalters ist aus vielen einzelnen Teilen zusammengesetzt. Die Schaltstrecken der einzelnen Pole sind in Isolierstoffrohren untergebracht. Zur Isolierung der Schaltstrecken gegen Erde werden ebenfalls Isolierrohre benötigt, die einen Teil des Gaskreises bilden. Daraus ergibt sich eine große Anzahl von Dichtungsstellen, die nur aufwendig mit der erforderlichen Dichtigkeit auszuführen sind. Unbefriedigend ist außerdem, daß das Ventil unmittelbar am Hochdruckbehälter sitzt, denn dadurch entstehen lange Rohrleitungen, die nach dem Öffnen des Ventils zunächst mit Druckgas gefüllt werden müssen, bevor sich an den Schaltstellen eine nennenswerte Löschmittelströmung ausbilden kann. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Rohre des bekannten Schalters im Hinblick auf die Uberschlagsbeanspruchung in Luft bestimmte erhebliche Abmessungen nicht unterschreiten können.

Im Gegensatz zum Bekannten ist beim Schalter nach der Erfindung das Ventil, welches den Druckgasstrom für sämtliche Pole steuert, an dem in bekannter Weise als Metallbehälter ausgebildeten Schaltergehäuse angeordnet, und jede der Löschkammern ist über ein im Innern des Metallbehälters verlaufendes Isolierstoffrohr mit dem Ventil verbunden. Dadurch erhält man einen wesentlich gedrängteren Aufbau. Die Isolierstrecken innerhalb des Metallbehälters sind nicht mehr für Uberschläge in Luft auszulegen. Sie können für die erhöhte elektrische Festigkeit des Löschmittels bemessen werden. Außerdem ergeben die kleinen Abstände eine schnellere Einwirkung des Gases auf den Lichtbogen, so daß sich die Schaltzeiten verringern. Das Dichtungsproblem spielt bei dem Schalter nach der Erfindung keine große Rolle mehr. Das als Metallbehälter ausgebildete Schaltergehäuse kann ohne Schwierigkeiten vollständig dicht gemacht werden.

Der Metallbehälter ist vorzugsweise ein Zylinder, in dem die Löschkammern quer zur Achse angeordnet sind. Man kann dann auf verhältnismäßig Druckgasschalter

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. jur. G. Hoepffner, Rechtsanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Robert G. Colclaser jun.,

Russell N. Yeckley, Monroeville, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 15. Februar 1961 (89 495)

kleinem Raum einen dreipoligen Schalter unterbringen. Dazu kann man ein metallisches Verteilerrohr auf der Abströmseite des Ventils anordnen, das längs einer Mantellinie des Metallbehälters verläuft und durch Isolierstoffrohre gleicher Länge mit jeder der Löschkammern verbunden ist. Man erhält dadurch gleiche Teile für die einzelnen Pole, so daß sich eine billige Herstellung ergibt. Die Antriebswelle kann man im Metallbehälter unterbringen, so daß auch die Antriebsgestänge zur Betätigung der Löschkammern gegen Witterungseinflüsse geschützt sind. Legt man die Welle parallel zu dem genannten Verteilerrohr, so ergibt sich eine dielektrisch günstige Anordnung.

Da das Ventil einen für drei Pole ausreichenden Durchlaßquerschnitt freigeben muß, ist es günstig, wenn es aus einem an sich bekannten pneumatisch betätigten Hauptventil und einem elektrisch betätigten Steuerventil besteht, das das Hauptventil durch Ablassen des zur Betätigung dienenden Druckgases in das Verteilerrohr öffnet. Dabei kann das Steuerventil durch einen elektromagnetisch betätigten Stößel angetrieben werden. Zu diesem Zweck ist insbesondere ein an der Antriebswelle angebrachter Nocken geeignet, der über einen Steuerschalter den Stromkreis für den Elektromagneten des Steuerventils öffnet bzw. schließt.

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen zum Ausdruck kommt, ist in der folgenden Be-

709 618/421

Schreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt längs der Linie I-I der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab. Der Schnitt ist durch das Gehäuse eines Schalters mit den wesentlichen Merkmalen der Erfindung geführt. Die Schaltstücke sind in der Einschaltstellung dargestellt;

Fig. 2 ist ein Schnitt des Schalters nach Fig. 1 im wesentlichen längs der Linie II-II der F i g. 1 in verkleinertem Maßstab. Er zeigt die drei Unterbrechereinheiten in einem einzigen Gehäuse;

Fig. 3 ist eine Teilansicht ähnlich wie die der Fig. 1. Sie zeigt die Schaltstücke in der Ausschaltstellung;

F i g. 4 ist ein Vertikalschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt durch den Blasventilantrieb. Das Ventil ist in der Schließstellung gezeichnet; ao

Fig. 6 ist eine schematisch vereinfachte Ansicht des Antriebes für einen Schalter mit den Merkmalen der Erfindung. Die einzelnen Teile sind in der Einschaltstellung dargestellt.

In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist mit 1 als Ganzes ein Druckgasschalter bezeichnet. Der Schalter besteht, wie dargestellt, aus einem geerdeten, im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 2, das eine Unterbrechereinheit 3 einschließt, die von den unteren inneren Enden zweier Durchführungen 4,5 getragen wird. Wie Fig. 2 zeigt, sind mehrere Pole, die Pole A, B und C, im Gehäuse 2 angeordnet. Sie werden gleichzeitig durch eine Drehwelle 6 betätigt, die sich durch eine Dichtung 7 (Fig. 2) erstreckt und außerhalb des Gehäuses 2 durch Mittel in Bewegung gesetzt wird, die später beschrieben werden.

Wie Fig. 1 zeigt, können in bekannter Weise zwei Stromwandler 8 und 9 die Befestigungsflansche

10 umgeben, die vorzugsweise durch Schweißen bei

11 mit dem Gehäuse 2 verbunden sind. Die Stromwandler 8 und 9 an den Durchführungen 4 und 5 ermöglichen die Verwendung von Differentialschutzrelais ohne weitere Maßnahmen.

Wie Fig. 6 zeigt, enthält ein Hochdruckbehälter

12 das Löschmittel, und zwar Schwefelhexafluoridgas, unter einem verhältnismäßig hohen Druck von 14 at. Von dem Behälter 12 erstreckt sich ein Blasrohr 13 nach oben. Die Löschmittelströmung des Hochdruckgases durch das Blasrohr 13 wird durch ein Blasventil gesteuert, das als Ganzes mit 14 bezeichnet ist. Das Ventil ist im wesentlichen in Fig. 5 dargestellt.

In Fig. 1 wird bei einer Drehung der Welle 6 in Ausschaltrichtung im Uhrzeigersinn ein Hebelarm 15 geschwenkt, der bei 16 gelenkig mit einer Isolierstoffstange 17 verbunden ist. Das andere Ende der Isolierstoffstange ist mit einem Bolzen 18 an einem Hebelarm 19 befestigt. Der Hebelarm 19 ist mit einem Bolzen 20 an einem Endgehäuse 21 gelagert, das einen Teil der Unterbrechereinheit 3 bildet. Der Hebelarm 19 besitzt zwei aus einem Stück bestehende gegabelte Hebel 22, wie Fig. 4 zeigt. Die Enden der Gabelhebel 22 sind bei 23 geschlitzt und umfassen Führungsbolzen 24, die an einem bewegliehen Schaltstück 26 befestigt sind. Die Führungsbolzen 24 bewegen sich in Rillen 25 des Gehäuses 21.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß eine Drehung des Hebelarmes 15 im Uhrzeigersinn unter Vermittlung der Verbindungsglieder 17 und 19 eine nach links gerichtete Bewegung des rohrförmigen beweglichen Schaltstückes 26 zur Folge hat.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wirkt das rechte Ende 27 des beweglichen Schaltstückes 26 mit zwei Kontaktfingern zusammen, die in einem Kontaktträger 29 gelagert sind und durch Druckfedern 30 radial nach innen bewegt werden. Der Kontaktträger 29 bildet, wie dargestellt, einen Teil eines zweiten Endgehäuses 31, das zusätzlich ein Lichtbogenhorn 32 trägt. Auf das Lichtbogenhorn 32 wird der Lichtbogen übergeleitet, wie im folgenden noch näher erläutert wird.

Die beiden Endgehäuse 21, 31 sind durch ein im wesentlichen zylindrischen Isolierstoffgehäuse 33 verbunden. Wie Fig. 1 zeigt, kann das Isolierstoffgehäuse 33 mit einer Innenauskleidung 33 a versehen sein. Die Auskleidung besteht vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Zwischen den Stirnseiten des Gehäuses 33 ist eine Platte 34 mit einer Düsenöffnung 35 vorgesehen. Wie Fig. 3 zeigt, bewegt sich das Schaltstück 26 längs durch die Düsenöffnung 35 in die Ausschaltstellung. Es wird dabei durch die Öffnung 35 der Platte 34 geführt. Als Führung ist ferner ein Rohrstück 33 b aus Polytetrafluoräthylen vorgesehen. Die Platte 34 bildet zusammen mit der Auskleidung 33 a eine Löschkammer 43.

Zur Unterstützung der Löschung des Lichtbogens 36, der sich zwischen dem Lichtbogenhorn 32 und der Innenfläche 37 des beweglichen Schaltstückes 26 erstreckt, wird ein Gasstrom nach oben durch das Innere des Rohres 38 geschickt, das den Raum 39 in der Unterbrechungseinrichtung 3 mit dem Raum 40 im Innern des Verteilers 41 verbindet. Der Verteiler 41 verläuft längs durch das Gehäuse 2, wieaus der Fig. 2 der Zeichnung hervorgeht. Deshalb gelangt bei einer Betätigung des Blasventils 14 ein Schwall unter hohem Druck stehenden Gases aus dem Behälter 12 nach oben durch das Blasrohr 13 in das Innere 40 des Verteilers 41 und von dort durch die verschiedenen Blasrohre 38 (Fig. 2) in die Räume 39 der einzelnen Unterbrechereinheiten 3 der Pole A, B und C Dieser Gasstrom, der in geeigneter Weise zeitlich gesteuert wird, wie im folgenden näher beschrieben wird, gelangt aus dem Raum 39 durch eine Düsenöffnung 42 in die Löschkammer 43, die, wie erwähnt, durch die Auskleidung 33 und die Düsenplatte 34 begrenzt ist. Der Gasstrom verläuft dann längs durch das Innere des hohlen beweglichen Schaltstückes 26 und strömt aus dem Innern der Unterbrechereinheit 3 aus, wie durch die Pfeile 44 in Fig. 3 angedeutet ist. Als Schutz gegen mögliche korrosive Wirkungen der ausströmenden Gase, die gegen das Gehäuse 2 gelangen, ist eine Schutzschicht 45 aus Polytetrafluoräthylen vorgesehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

In der Einschaltstellung des Schalters 1, die in der Fig. 1 dargestellt ist, verläuft der Stromkreis durch den Schalter von dem Anschluß 46 über den Durchführungsbolzen 47, das untere Zwischenstück 48, das Endgehäuse 21, die Kontaktfinger 28, das bewegliche Schaltstück 26, die rechten Kontaktfinger 28, das Zwischenstück 49 und den Durchführungsbolzen 50 zum Anschluß 51.

Zum Ausschalten wird der Ausschalt- oder Auslöseknopf 52 von Hand nach unten gedrückt, wie

Claims (1)

aus F i g. 6 hervorgeht. An Stelle des handbetätigten Knopfes können natürlich auch geeignete elektrische Uberstromauslöser wirken, die auf den Strom durch die Wandler 8 und 9 ansprechen. Durch das Drücken des Ausschaltknopfes 52 wer- S den die Kontakte 53 überbrückt, so daß ein Stromkreis 54 geschlossen wird, über den das elektromagnetisch betätigte Blasventil 14 erregt wird. Die Erregung der Spule 55 bewegt den Anker 56 und damit den Stößel 57 in Fig. 5 nach unten. Der Stößel 57 stößt gegen den Knopf 58 (Fig. 5), der mit dem Steuerventil 59 verbunden ist. Der Ventilteller des Steuerventils wird entgegen der Wirkung der Druckfeder 60 nach unten bewegt. Dabei wird auch die geringe Kraft des nicht ausgeglichenen Gasdruckes überwunden. Durch das Öffnen des Steuerventils 59 wird der Druck im Raum 61 hinter dem Hauptblasventil 62 in den Raum 40 abgelassen, der nur einen verhältnismäßig niedrigen Druck aufweist. Das Ablassen des Druckes aus dem Raum 61 ermöglicht das Einwirken des Hochdruckgases im Raum 64 auf das Hauptventil 62 (Fig. 5). Das Hauptventil wird entgegen der Wirkung einer zweiten Druckfeder 65 nach unten gedrückt. Das Öffnen des Hauptventils 62 gestattet den Zutritt von Hochdruckgas nach oben durch das Blasrohr 13 in den Verteiler 41 und von dort zu den einzelnen Blasrohren 38 der Unterbrechereinheiten der Pole A, B und C. Aus Fig. 6 geht ferner hervor, daß das Drücken des Auslöseknopfes 52 nicht nur den Stromkreis 54 des Ventils 14 erregt, sondern auch einen Stromkreis 66 schließt, durch den die Spule 67 eines Verzögerungsrelais 68 erregt wird. Nach dem Ablauf einer geeigneten Verzögerangszeit schließt die Kontaktbrücke 69 die Kontakte 70 des Verzögerungsrelais 68. Dadurch wird der Stromkreis 71 mit einer elektromagnetisch betätigten Klinke 72 erregt. Die Erregung der Spule 73 der Klinke 72 gibt die Klinke 74 in bezug auf einen Anschlag 75 frei, der auf der einen Seite einer Kolbenstange 76 vorgesehen ist. Deshalb kann eine Druckfeder 77 den Kolben 78 und damit auch die Kolbenstange 76 nach rechts bewegen, wie in Fig. 6 zu sehen ist. Die Kolbenstange 76 ist bei 79 mit einem äußeren Hebelarm 80 verbunden, dessen unteres Ende mit der Welle 6 verkeilt ist. Die Drehung der Welle 6 ergibt eine Öffnungsbewegung der Schaltstücke 26 in der bereits erläuterten Weise. Dabei gelangt unter hohem Druck stehendes Gas durch die Blasrohre 38 in die Unterbrechereinheit 3 und durch die hohlen Schaltstücke 26 nach außen. Diese Löschmittelströmung ergibt eine schnelle Löschung der Lichtbogen 36. Die nach rechts gerichtete Bewegung der Kolbenstange 76 öffnet einen Verriegelungsschalter 81 und entregt dadurch die Spule 55 des Blasventils 14. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, gelangt dadurch Hochdruckgas in den Raum 64 und durch die seitlichen Öffnungen 82 in das Blasventil 62 und den Raum 61. Dadurch kann unter der Wirkung der Feder 60 das Steuerventil 59 geschlossen werden, was wiederum die Schließung des Hauptblasventils 62 zur Folge hat. Durch das Schließen des Hauptblasventils 62 wird das Abströmen des Hochdruckgases aus dem Innern 40 des Verteilers 41 gesperrt. Der Druck im Raum 40 fällt dann auf den gleichen Druck, wie er im Raum 83 im Innern des Gehäuses 2 herrscht. Wie ersichtlich ist, erhöht sich der Druck im Raum 83 des Gehäuses 2 nach einer Anzahl von Schaltungen. Der Druck im Behälter 12 wird in entsprechendem Maße verringert. Diese Zustandsänderung wird durch einen Druckschalter 84 erfaßt, der einen Kompressor 85 anlaufen läßt. Der Kompressor 85 saugt Gas durch das Auslaßrohr 86 an und drückt das verdichtete Gas durch das Einlaßrohr 87 zurück in den Hochdruckbehälter 12. Wenn der Druck im Hochdruckbehälter 12 und im Gehäuse 2 die gewünschten Werte wieder erreicht hat, wird durch geeignete bekannte Mittel der Kompressor 85 wieder entregt. Zum Einschalten des Schalters 1 wird ein Einschaltknopf 88 gedrückt. Dadurch werden die Kontakte 89 verbunden und ein Stromkreis 90 geschlossen, so daß ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 91 erregt wird. Das Öffnen des Ventils 91 ermöglicht den Zustrom von Gas von einer Leitung 92 in das Ende 93 eines Zylinders 94. Das Gas wirkt auf den Kolben 78 und drückt diesen nach links gegen das linke Ende des Zylinders 94. Wenn der Ansatz 75, der an der Kolbenstange 76 angebracht ist, die in Fig. 6 dargestellte Stellung erreicht, fällt die Klinke 72 ein und hält den Kolben 76 in der Einschaltstellung. Wie ersichtlich ist, ist der Raum 95 auf der linken Seite des Kolbens 78 über eine Niederdrackverbindungsleitung 96 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die Leitung 96 führt ebenfalls Niederdruck. Wenn das Ventil 91 offen ist, gelangt das Hochdruckgas durch die Leitung 97 und drückt den Ventilteller 98 gegen eine Öffnung 99. Dadurch wird ein Druckverlust von Hochdruckgas durch die Umgehungsleitung 102 vermieden. Wenn das Ventil 91 dadurch entregt wird, daß der Einstellknopf 88 freigegeben wird, wird der Druck im Raum 93 durch die Umgehungsleitung 100 schnell verringert. Die Druckfeder 101 öffnet das Auslaßventil 98 wieder und gestattet ein Ablassen des Druckes durch die öffnung 99 und die verhältnismäßig große Umgehungsleitung 102. Es ist festzuhalten, daß die Endgehäuse 21, 31 der Unterbrechereinheit 3, abgesehen von der Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen, identisch ausgebildet sind. Auf diese Weise ist die Unterbrechereinheit 3 aus einfachen Teilen wirtschaftlich herzustellen. Da der Hochdruckbehälter 12 Erdpotential führt und vorzugsweise unterhalb des Gehäuses 2 gelegen ist, bereitet die Heizung des Behälters 12, durch die eine Verflüssigung des Gases bei kaltem Wetter vermieden wird, keinerlei Schwierigkeiten. Patentansprüche:

1. Mehrpoliger Druckgasschalter mit einem geschlossenen Schaltergehäuse, das die Löschkammern der einzelnen Pole enthält und als Niederdruckraum für ein wiederholt als Löschmittel verwendetes Gas dient, das von einem Kompressor aus dem Niederdruckraum abgesaugt und in einen außerhalb des Schaltergehäuses liegenden Hochdruckbehälter gedrückt wird, der durch ein Ventil gegen den Niederdruckraum absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil, welches den Druckgasstrom für sämtliche Pole steuert, an dem in bekannter