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Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung Betätigungseinrichtung
für Druckgasschalter für Druckgasschalter unter Verwendung eines in einem einseitig
offenen Zylinder angeordneten und unter einer Rückstellkraft stehenden Antriebskolbens,
wobei in den Antriebsraum zwischen dem Kolben und der Zylinderstirnwand über eine
Öffnung in letzterer vermittels eines Steuerventils wahlweise Druckgas ein- (Arbeitshub)
bzw. ausgelassen (Rücklauf) wird.
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Bei Druckgasschaltern ist es bekannt, zum Öffnen bzw. Schließen der
Schaltstücke sowie der Blasventile pneumatische Betätigungseinrichtungen zu verwenden,
welche im wesentlichen aus einem auf ein mechanisches Gestänge oder eine Drehwelle
einwirkenden Druckluftantrieb bestehen. Letzterer ist dabei als einseitig offener
Zylinder ausgebildet, in welchem sich ein unter Wirkung einer Rückstellfeder stehender
Antriebskolben bewegt. Durch eine Öffnung in der Zylinderstirnwand wird vermittels
eines Steuerventils Druckluft in den Zylinder eingelassen, wenn der Antriebskolben
seinen Arbeitshub ausführen soll bzw. die Druckluft entfernt, wobei dann der Kolben
durch die Rückstellfeder in seine Grundstellung zurückläuft. Aus dem allgemeinen
Bestreben, die Schaltzeiten bei Druckgasschaltern möglichst zu verkürzen, ergibt
sich auch für solche Betätigungseinrichtungen, insbesondere für Schalter mit
SF, als Lösch- und Antriebsmittel, die Aufgabe, die Eigenzeit so klein wie
möglich zu halten. Es kommt also darauf an, den Antriebsraum möglichst rasch mit
Druckgas aufzufüllen und dabei schädliche tote Räume zu vermeiden. Man könnte zwar
daran denken, den Durchlaßquerschnitt des Steuerventils zu vergrößern. Dies hat
aber zur Folge, daß dann die Betätigungskräfte für das Steuerventil selbst in unerwünschter
Weise größer werden, so daß unter Umständen ein Vorsteuerventil erforderlich wird,
um das eigentliche Steuerventil betätigen zu können. Derart zwischengeschaltete
mechanisch-pneumatische Einrichtungen führen jedoch wiederum zu einer unerwünschten
Verlängerung der Schaltzeiten des Schalters.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung
anzugeben, bei welcher die Eigenzeit der Betätigungseinrichtung auf ein Minimum
reduziert ist, wobei schädliche Räume praktisch vermieden sind. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß der Antriebskolben auf seiner der Zylinderstirnwand
zugekehrten Seite einen Wulst aufweist, mit welchem er in der Grundstellung an der
Stirnwand dichtend anliegt und daß der Zylindermantel am stirnwandseitigen Ende
mindestens eine als zusätzliche Einlaßöffnung in den Antriebsraum dienende radiale
Bohrung mit im Verhältnis zur Öffnung in der Stirnwand großem Querschnitt aufweist,
wobei der Bohrung ein derart gesteuertes Verschlußorgan zugeordnet ist, daß sie
zumindest während des Arbeitshubes des Antriebskolbens freigegeben, hingegen während
seines Rücklaufes verschlossen ist.
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An Hand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
wiedergibt, sei der Erfindungsgedanke im folgenden näher erläutert. Als Beispiel
wurde eine Betätigungseinrichtung gewählt, wie sie mit Vorteil für einen Druckgasschalter
mit geschlossenem Gaskreislauf zur Anwendung kommen kann. Das Gehäuse 1 ist doppelwandig
ausgeführt, wobei die innere Wand 1 a den mit Niederdruckgas gefüllten Raum 2 einschließt,
während der Raum 3 über die angeflanschten Rohre 4 und 5 mit dem nicht näher dargestellten
Hochdruckbehälter des Schalters verbunden ist. Im Rohr 4 befindet sich die Steuerwelle
6, welche zu den nicht gezeichneten Schaltventilen der Leistungsschaltstellen des
Schalters hinführt. Die Steuerwelle 6 ist mittels der im Flanschteil 7 eingesetzten
Kugellager 8 drehbar gelagert und trägt an ihrem rechten Ende den Gabelhebel 10,
wobei die Dichtung 9 die Räume 2 und 3 gegeneinander gasdicht abschließt. Der Raum
2 ist oben durch das Verschlußstück 11 abgeschlossen, welches zugleich als Mantel
eines Zylinders ausgebildet ist, in welchem der Antriebskolben 12 gleitend geführt
ist. Letzterer besitzt den Wulst 12 a, welcher als Ventilsitz ausgebildet ist, wobei
sein Durchmesser größer als derjenige
der Kolbenlauffläche ist.
In der gezeichneten Grundstellung des Antriebskolbens 12 liegt der Wulst 12 a unter
Wirkung der Feder 13 an der Dichtung 14 auf, welche in der deckelförmigen Zylinderstirnwand
15 eingelassen ist. Das Teil 15 dient zugleich als oberer Abschluß des Gehäuses
1 und ist mit dem Teil 11 durch Schrauben 16 fest verbunden. Der ringförmige Antriebsraum
17 ist über die Öffnungen 18 im Zylindermantel 11 mit dem Raum 3 verbunden, wobei
die Öffnungen 18 durch den ringförmigen Drehschieber 19 wahlweise freigegeben und
verschlossen werden können. In der gezeichneten Stellung decken sich die Öffnungen
19 a im Drehschieber 19 mit den Öffnungen 18 im Teil 11, so daß die Räume 3 und
17 miteinander kommunizieren. Das hülsenförmige Steuerventil 20 ist im Teil 15 dicht
gleitend geführt, wobei die Ventilstange 20 a den Deckel 21 durchsetzt und an ihrem
oberen Ende einen Federteller 20 b trägt, an dem sich die Feder 22 abstützt. In
der gezeichneten Lage ist das Steuerventil 20 geschlossen, wobei es mit seinem unteren
Rand auf der Dichtung 23 aufliegt und dabei die Öffnung 24 in der Zylinderstirnwand
15 gegen den Raum 3 absperrt. In dieser Lage wird das Steuerventil 20 durch die
Klinke 25 gehalten, welche über die Lasche 26 mit dem Klappanker 27 des Ausschaltmagneten
28 gekuppelt ist. Die Klinke 25 ist bei 29 drehbar gelagert und steht unter der
Wirkung der Feder 30.
Mit 31 ist eine Kurvenscheibe bezeichnet, welche auf
der Welle 32 befestigt ist. Die Welle 32 ist über das Kegelräderpaar 33 mit der
Welle 34 gekuppelt, welche an ihrem unteren Ende einen etwa senkrecht zur Zeichenebene
liegenden Hebel 35 trägt, der in eine Aussparung 36 a der Schubstange 36
eingreift. Die Schubstange 36 ist an ihrem linken Ende mit einer Führungsscheibe
36 b versehen und damit in dem zylindrischen Ansatz 37 verschiebbar gelagert. Sie
kann in Richtung des Pfeiles 38 verschoben werden gegen die Rückstellfeder 39. Ferner
trägt die Welle 34 einen Hebel 40, welche über Laschen 41 an den Drehschieber 19
angelenkt ist. Den oberen Abschluß der Einrichtung bildet die Haube 42, deren Inneres
43 einerseits über den Kanal 44 mit dem Raum 2 und andererseits über die Öffnung
45 in nicht näher gezeigter Weise mit dem Niederdruckbehälter des Schalters verbunden
ist. Der Antriebskolben 12 ist über die Stange 46 mit dem Gabelhebel 10 verbunden,
wobei der Kolbenbolzen 47 in ein Langloch 48 im oberen Stangenende eingreift, wodurch
der Kolben zu Beginn seiner Bewegung erst einen kleinen ; Weg zurücklegt, bevor
die Stange mitgenommen wird.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Die gezeichnete Lage
der Betätigungseinrichtung entspricht der Einschaltstellung des Druckgasschalters.
Zum Ausschalten erhält der Ausschaltmagnet 28 einen Erregungsimpuls, wodurch der
Klappanker 27 anzieht und über die Lasche 26 die Klinke 25 im Uhrzeigersinn verschwenkt,
wobei der Federteller 20 b und damit das Steuerventil 20 durch die Feder 22 nach
oben gestoßen wird. Der untere Rand des Steuerventils 20 hebt sich dabei von der
Dichtung 23 -ab und läßt Hochdruckgas aus dem Raum 3 über die Öffnung 24 in den
zunächst sehr kleinen Antriebsraum oberhalb des Antriebskolbens 12 einströmen. Der
Druckaufbau in den Antriebsraum erfolgt deshalb sehr rasch, da das Steuerventil
20 bei seiner Aufwärtsbewegung rasch in die taschenförmige Aussparung
21 a des Deckels 21 eintaucht und so gegenüber dem Raum 43 einen Abschluß
bildet. Sobald sich der Antriebskolben 12 infolge des Drucküberschusses auf seiner
Oberseite nach unten bewegt, löst sich sein Wulst 12 a von der Dichtung 14, so daß
nunmehr über die Öffnungen 19 a und 18 über einen großen Querschnitt das Hochdruckgas
aus dem Raum 3 nachströmen kann. Die Öffnung 24 und das Steuerventil 20 brauchen
deshalb nur einen verhältnismäßig geringen Durchlaßquerschnitt besitzen, da sie
lediglich in der Startphase den dann noch kleinen Antriebsraum über dem Kolben aufzufüllen
haben. Bei seiner Abwärtsbewegung wirkt der Antriebskolben 12 nach einem kleinen
Weg, welcher durch die freie Bewegung des Kolbenbolzens 47 im Langloch 48 bestimmt
ist, über die Stange 46 und den Gabelhebel 10 auf die Drehwelle 6 ein. Dadurch schaltet
der Druckgasschalter in an sich bekannter Weise aus, wobei mit Erreichen seiner
Ausschaltstellung die Schubstange 36 in geeigneter Weise in Richtung des Pfeiles
38 verschoben wird. Hierdurch wird über den Hebel 35 die Welle 34 und gleichzeitig
über das Kegelräderpaar 33 auch die Welle 32 verdreht. Dies hat einerseits zur Folge,
daß über den Hebel 40 und die Laschen 41 der Drehschieber 19 derart verstellt wird,
daß er die Öffnungen 18 verschließt, andererseits wird vermittels der Kurvenscheibe
31 das Steuerventil 20 in die gezeichnete Lage zurückgeführt, wobei die Feder
30 die Klinke 25 sowie die Teile 26, 27 ebenfalls in diese Lage bringt. Auf diese
Weise wird der Antriebsraum oberhalb des Kolbens 12 durch das Innere des Steuerventils
20 hindurch in den Raum 43 entleert, so daß der Kolben 12 und damit die Drehwelle
6 unter Wirkung der Feder 13 in die gezeichnete Grundstellung zurückkehren. In dieser
Stellung wird der Antriebskolben 12 zusätzlich durch den Gasdruck gegen die Dichtung
1.4 gedrückt, da das Hochdruckgas über Spalte zwischen dem Drehschieber 19
und dem Teil 11 in den Raum 17 gelangt und auf die von den Durchmessern des Wulstes
12 a und der Kolbenlauffläche begrenzten Ringfläche eine nach oben gerichtete Kraft
auf den Antriebskolben 12 erzeugt. Beim Einschalten des Druckgasschalters werden
lediglich die Schubstange 36 und damit Drehschieber 19 und Kurvenscheibe
31 in die gezeichnete Ausgangslage übergeführt. Die Betätigungseinrichtung befindet
sich danach wieder in Bereitschaftsstellung für den nächsten Arbeitsvorgang zum
Ausschalten.