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Druckgasschalter mit geschlossenem Gaskreislauf Bei einem bekannten
Druckgasumlaufschalter befinden sich ein feststehendes und ein bewegliches Schaltstück
in einem rohrförmigen Isolierkörper, an den sich über Rohrstücke auf der einen Seite
ein Hochdruckbehälter und auf der anderen Seite ein Niederdruckbehälter anschließt.
An dem Hochdruck-und dem Niederdruckbehälter ist je ein Tragisolator befestigt.
Die Tragisolatoren stützen sich gegen einen Sockel ab, der seinerseits an einer
Wand angebracht ist. Durch die Tragisolatoren und den Sockel führt eine Rohrleitung,
über die ein im Niederdruckbehälter untergebrachter Kompressor das Gas unter Druck
in den Hochdruckbehälter zurückfördert (deutsche Patentschrift 690 130).
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Ferner ist ein Druckgasschalter mit geschlossenem Gaskreislauf bekanntgeworden,
dessen Schaltkammer sich in einem Isolierkörper befindet, der einen senkrecht zur
Achse der Schaltkammer verlaufenden Ansatz trägt (deutsche Auslegeschrift
1185 691). An den Ansatz des Isolierkörpers schließen sich ein Hochdruck-
und ein Niederdruckgasbehälter an. In dem Ansatz sind Kanäle angeordnet, über welche
die Zu- und Abfuhr des Druckgases zur Schaltkammer beim Ausschalten stattfindet
und die zum Einschalten sowie zur Anzeige der Stellung des beweglichen Kontaktstückes
dienen.
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Die Erfindung befaßt sich mit einem Druckgasschalter mit geschlossenem
Gaskreislauf, dessen Befestigungsstellen sich über dem Boden an einer Wand, einem
Gerüst od. dgl. befinden und der einen Isolierkörper aufweist, der eine Schaltkammer
enthält und der zwischen einem Hochdruck- und einem Niederdruckbehälter angeordnet
ist. Gemäß der Erfindung trägt der Isolierkörper einen senkrecht zur Achse der Schaltkammer
verlaufenden Ansatz, der als Tragisolator und als Befestigungselement dient und
in dem Rohrleitungen zum Anschluß des Hochdruck-und des Niederdruckbehälters an
einem Kompressor sowie weitere Rohrleitungen zum Anschluß an Ventile zur Steuerung
der Ein- und Ausschaltung untergebracht sind. Ferner sind der Hochdruck- und der
Niederdruckbehälter in der Verlängerung der Schaltkammer unmittelbar an dem Isolierkörper
befestigt.
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Durch diese Maßnahmen wird ein Druckgasschalter geschaffen, der gegenüber
den erwähnten bekannten Anordnungen wesentliche Vorteile besitzt. Es entfallen einerseits
Stützisolatoren für die beiden Druckgasbehälter bei der Anordnung mit zwischen einem
Hoch- und einem Niederdruckbehälter angeordneter Schaltkammer. Der Vorteil des günstigen
Strömungsweges für das Löschgas beim Ausschalten bleibt jedoch nicht nur erhalten,
sondern es wird noch eine weitere Verbesserung dadurch erzielt, daß der Hoch-und
der Niederdruckbehälter sich unmittelbar an den Isolierkörper anschließen und Zwischenstücke
deshalb entfallen. Andererseits kann der Ansatz des Isolierkörpers einen verhältnismäßig
geringen Querschnitt erhalten, weil die bei der bekannten Anordnung für die Zu-
und Abfuhr des Löschgases beim Ausschalten vorgesehenen Kanäle, die einen verhältnismäßig
großen Querschnitt haben müssen, nicht benötigt werden. Ferner ist das Ende des
Ansatzes des Isolierkörpers frei zugänglich, wodurch sich eine besonders günstige
Befestigungsmöglichkeit für den Druckgasschalter ergibt.
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Der Drückgasschalter gemäß der Erfindung kann als einzelner Schalterpol
in einphasigen Netzen, z. B. für die Bahnstromversorgung, eingesetzt werden. Es
können aber auch mehrere Schalterpole nebeneinander angeordnet werden, wodurch in
einfacher Weise ein Druckgasschalter für mehrphasige Netze entsteht. In diesem Fall
empfiehlt es sich, die Hoch- und die Niederdruckbehälter der einzelnen Schalterpole
untereinander pneumatisch parallelzuschalten, damit bei der Ein- und der Ausschaltung
in allen Schaltkammern die gleichen Bedingungen herrschen. Da in den Ansätzen der
Isolierkörper, die zu den Hoch-und den Niederdruckbehältern führenden Rohrleitungen
untergebracht sind, benötigt man für die erwähnte Parallelschaltung nur kurze Verbindungsrohre
zwischen den Ansätzen der Isolierkörper.
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Der Druckgasschalter gemäß der Erfindung kann jedoch auch derart ausgebildet
sein, daß die Ansätze der Isolierkörper aneinander angepaßte Berührungsflächen aufweisen,
an denen sich Mündungen von Rohrleitungen befinden, die mit den Hoch- und Niederdruckbehältern
in Verbindung stehen. Hierbei entfallen die erwähnten kurzen Rohrstücke, da die
An-
Sätze in flächenhafte Berührung miteinander gebracht werden
können, wobei sich durchgehende Kanäle für die pneumatische Parallelschaltung ergeben.
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Zur Bildung von Druckgasschaltern für mehrphasige Netze können mehrere
Schalterpole mit paralleler Lage der Ansätze ihrer Isolierkörper aufgestellt werden.
Hierbei können jedem Schalterpol eigene Ventile für die Ein- und die Ausschaltung
zugeordnet sein. Dabei ist es vorteilhaft, die Ventile ebenfalls in dem Ansatz des
Isolierkörpers unterzubringen.
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Bei einer anderen Ausführungsform eines Druckgasschalters gemäß der
Erfindung für mehrphasige Netze können die Ansätze der Isolierkörper der einzelnen
Schalterpole so gegeneinander geneigt sein, daß sie an ihren Enden näher beieinanderliegen
als im Bereich der Schaltkammern. Vor den Enden der Ansätze kann dabei eine gemeinsame
Ventilanordnung zur Ein- und Ausschaltung sämtlicher Schalterpole angeordnet sein.
Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil trotz der Einsparung von Ventilen
die Rohrleitungen zu- den Schaltkammern gleich lang sind, so daß ein gleicher Ablauf
der Schaltvorgänge gewährleistet ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen -einzelnen Schalterpol eines Druckgasschalters
gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt; F i g. 2 und
3 zeigen zwei Ausführungsformen eines aus drei Schalterpolen gebildeten Druckgasschalters
in räumlichen Ansichten; F i g. 4 zeigt einen weiteren, aus drei Polen gebildeten
Druckgasschalter mit gegeneinander geneigter Anordnung der Ansätze der Isolierkörper.
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Die wesentlichen Bestandteile des Schalterpoles nach F i g. 1 sind
ein Isolierkörper 1 sowie ein Hochdruckbehälter 2 zur Speicherung von Druckgas,
beispielsweise SFs, und ein Niederdruckbehälter 3 zum Auffangen der Schaltgase.
In dem Isolierkörper 1 ist eine nicht näher dargestellte Schaltkammer 5 untergebracht,
aus der die Anschlußstücke 6 und 7 herausgeführt sind. Der Hochdruckbehälter 2 und
der Niederdruckbehälter 3 schließen sich in der axialen Verlängerung der Schaltkammer
5 an den Isolierkörper 1 unmittelbar.-an. Die genannten Behälter können mit Flanschen
ausgerüstet und mit dem Isolierkörper 1 durch Schrauben verbunden sein.
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Der Hochdruckbehälter 2 und der Niederdruckbehälter 3 können auch
mit vertauschter Lage an dem Isolierkörper 1 angebracht sein. Ferner kann bei Druckgasschaltern
mit offenem Gaskreislauf an Stelle des Niederdruckbehälters 3 ein Auffangraum für
die Schaltgase vorhanden sein, der über einen Schalldämpfer mit der umgebenden Atmosphäre
in Verbindung steht.
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An den Isolierkörper l schließt sich ein senkrecht zur Achse der Schaltkammer
5 verlaufender Ansatz -10 an, dessen Teil mit der Länge a als Tragisolator und dessen
Teil mit `der Länge b als _-Befestigüngselement dient. In dem Ansatz 10 befindet
sich eine Rohrleitung 11, die von der Mündung 12 an einer Seitenfläche des .Ansatzes
10 zu dem Hochdruckbehälter 2 führt. Eine weitere Rohrleitung 13 führt von der Mündung
14° zu dem Niederdruckbehälter 3. An die Mündungen 12 und 14 kann ein Kompressor
angeschlossen sein, der das Gas aus dem Niederdruckbehälter 3 ansaugt und mit erhöhtem
Druck in den Hochdruckbehälter 2 fördert. Da die Rohrleitungen 11 und 13 an der
gleichen Seite in die Behälter 2 und 3 münden wie die Schaltkammer 5, weisen die
Behälter 2 und 3 nur jeweils eine Öffnung auf. Es ist deshalb an den Behältern nur
je eine Dichtungsfläche vorhanden, was die Dichthaltung des Gaskreislaufes erleichtert.
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In dem Ansatz 10 sind ferner ein Einschaltventil 15 und ein Ausschaltventil
16 untergebracht, die über die Rohrleitungen 17 und 20 mit der Schaltkammer in Verbindung
stehen. An der Oberseite des Ansatzes 10 des Isolierkörpers 1 befindet sich eine
Platte 24, die zum Abschluß einer Aussparung des Ansatzes 10 dient, in der die Ventile
15 und 16 untergebracht sind. Zur Erleichterung der Montage können die Ventile an
der Platte 24 als Tragplatte befestigt sein. Jedes Ventil kann deshalb eine eigene
Platte 24 aufweisen. Die Platte 24 kann ferner so ausgebildet sein, daß Rohrleitungen
für eine pneumatische Steuerung oder Leitungen für eine elektromagnetische Steuerung
der Ventile angeschlossen werden können. Wenn 'die Ventile 15 und 16 beispielsweise
als Dreiwegeventile ausgeführt sind, so werden noch Rohrleitungen' von dem Hochdruck-
und dem Niederdruckbehälter zu jedem Ventil benötigt. Diese können ebenfalls innerhalb
der Ansätze angeordnet sein. Sie können jedoch auch von den Mündungen 12 und 14
an die Anschlußplatte 24 geführt sein.
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Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 enthält der Ansatz 10 zusätzlich
eine Meldeeinrichtung für die Anzeige der Stellung des beweglichen Kontaktstückes.
Diese besteht im wesentlichen aus einem Stößel 21, der in einer Ausnehmung 22 des
Ansatzes 10 geführt ist und der entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung
eines Meldeschalters auf das Anzeigegerät 23 einwirkt. Der Stößel kann von dem Antriebskolben
des beweglichen Kontaktstückes, beispielsweise über eine Rolle, die an einer abgeschrägten
Fläche des Antriebskolbens anliegt, gesteuert werden.
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Während im Ausführungsbeispiel nach F 'i g. 1 zwei Ventile 15 und
16 vorgesehen sind, kann je nach der gewünschten Steuerung der Strömung des Löschgases
und der Bewegung des beweglichen Schaltstückes auch eine andere Anzahl von Ventilen
vorgesehen sein. Beispielsweise können die Ventile 15 und 16 in F i g. 1 zur Steuerung
eines Antriebskolbens des beweglichen Schaltstückes dienen, während zur Beeinflussung
der Löschgasströmung ein gesondertes Blasventil vorhanden ist. Alle genannten Ventile
können ebenfalls in dem Ansatz 10 des Isolierkörpers 1 in geeigneter Lage untergebracht
und über Rohrleitungen mit der Schaltkammer und den Gasbehältern verbunden werden.
In der räumlichen'Zuordnung der Rohrleitungen, der Ventile und der Meldeeinrichtung
sind beliebige Abwandlungen möglieh. Um den Anschluß weiterer Rohrleitungen zu vereinfachen,
können auch die Rohrleitungen 11 und 13 an zwei oder mehr Mündungen an den Seiten
des Ansatzes 10 geführt sein.
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Der bei dem Schalterpol nach F i g. 1 verwendete Isolierkörper 1 kann
als einheitliches Teil aus einem mit Füllstoffen versetzten Gießharz bekannter Zusammensetzung
hergestellt werden. Hierfür eignet sich beispielsweise ein Epoxydharz mit einem
Zusatz von Quarzmehl. Bei dieser Art der Herstellung können auch die Rohrleitungen
sowie die benötigten
Ausnehmungen, Bohrungen und Gewinde in einem
Arbeitsgang gewonnen werden. Ferner können vorgefertigte Metallteile, die zur Befestigung
oder Lagerung von Teilen dienen, in den Isolierkörper eingegossen werden.
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Wie F i g. 1 zeigt, befinden sich die Ventile 15 und 16 -in dem Teil
des Ansatzes 10 des Isolierkörpers 1, der zur Befestigung des Schalterpoles dient.
Die Ventile befinden sich deshalb in ausreichendem Abstand von Spannung führenden
Teilen der Schaltkammer 5 und können deshalb geerdet werden. Es empfiehlt sich,
im Abstand a von den Gasbehältern 2 und 3 eine geerdete Schutzwand anzuordnen, um
die Ventile im Betrieb des Druckgasschalters für Wartungsarbeiten zugänglich zu
machen.
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In F i g. 1 ist ferner strichpunktiert eine Wand 25 angedeutet, an
die der Schalterpol mit der Stirnfläche des Ansatzes 10 angesetzt ist. Zur Befestigung
können an den mit 26 und 27 bezeichneten Stellen Schrauben vorgesehen sein. Die
Wand 25 ist mit einer Öffnung versehen, durch die das Anzeigegerät 23 der Meldeeinrichtung
hindurchragt. Die Wand 25 kann weitere Öffnungen aufweisen, beispielsweise zur Aufnahme
von Druckknöpfen für die Handbetätigung der Ventile 15 und 16.
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In F i g. 2 ist ein beispielsweise als Leistungsschalter für Mittelspannung
geeigneter Druckgasschalter gezeigt, der aus drei Schalterpolen 33 mit den Anschlußstücken
34 und 35 zusammengesetzt ist. Die Schalterpole 33 haben einen ähnlichen Aufbau,
wie dies an Hand der F i g. 1 erläutert worden ist. Jeder Schalterpol 33 besitzt
einen Isolierkörper 36 mit einem Ansatz 37. Die Ansätze 37 sind parallel zueinander
angeordnet. Vor den Enden der Ansätze 36 der Isolierkörper 37 ist ein Behälter 38
angeordnet, in dem sich die Ventile zur Steuerung des Schalters sowie ein Kompressor
und die benötigten Hilfseinrichtungen befinden. Der Behälter 38 ist zweckmäßig als
selbsttragender Körper ausgebildet, an dem die Schalterpole 33 befestigt sind.
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Die Befestigung des dreipoligen Druckgasschalters nach F i g. 2 kann
beispielsweise mit Hilfe eines Trägers 39 mit U-förmigem Profil geschehen, auf dem
der Behälter 38 aufliegt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Stirnfläche
oder die Seitenflächen des Behälters 38 für die Befestigung zu verwenden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines dreipoligen Druckgasschalters,
bei dem die Ansätze der Isolierkörper der einzelnen Schalterpole parallel zueinander
angeordnet sind, zeigt F i g. 3. Die Schalterpole 40 mit den Anschlußstücken 45
und 46 besitzen in diesem Ausführungsbeispiel Isolierkörper 41, deren Ansätze 42
an den Enden verbreitert sind. Die verbreiterten Enden 43 liegen mit Berührungsflächen
44 aneinander an. Zweckmäßig werden die Abmessungen der verbreiterten Enden 43 der
Ansätze 42 so gewählt, daß die einzelnen Schalterpole 40 den erforderlichen Isolationsabstand
erhalten. Um eine dieser Berührungsflächen zu zeigen, ist der Ansatz 42 des vorderen
Schalterpoles 40 abgebrochen dargestellt. In der Schnittfläche 47 dieses Schalterpoles
sind mehrere Rohrleitungen im Querschnitt erkennbar.
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Wie F i g. 3 zeigt, sind an der sichtbaren Berührungsfläche 44 zwei
Mündungen 48 und 50 von Rohrleitungen angeordnet, von denen die eine mit dem Hochdruckbehälter
und die andere mit dem Niederdruckbehälter des mittleren Schalterpoles in Verbindung
steht. In gleicher Weise befinden sich auch an den übrigen Berührungsflächen 44
Mündungen von Rohrleitungen, deren eine mit dem Hochdruckbehälter und deren andere
mit dem Niederdruckbehälter des betreffenden Schalterpoles verbunden ist. Durch
das Zusammenspannen der drei Schalterpole mittels der Zuganker 51, die durch die
verbreiterten Enden 43 der Ansätze 42 führen, entstehen durchgehende Kanäle, durch
die jeweils die Hochdruck- und die Niederdruckbehälter der drei Schalterpole 40
miteinander parallel geschaltet werden. Zwischen die Berührungsflächen 44 können
um die Mündungen 48 und 50 herum Dichtungsringe eingelegt sein, um ein Entweichen
von Druckgas zu vermeiden.
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In den verbreiterten Enden 43 der Ansätze 42 sind ferner je ein Einschaltventil
und ein Ausschaltventil untergebracht, deren zugehörige Anschlußplatten an der Oberseite
der verbreiterten Enden 43 der Ansätze 42 angeordnet sind. In F i g. 3 ist mit 52
die Anschlußplatte des Einschaltventils und mit 53 die Anschlußplatte des Ausschaltventils
bezeichnet. Elektrische Steuerleitungen 54 führen von den Anschlußplatten 52 und
53 zu einem Behälter 55, der unterhalb der verbreiterten Enden 43 der Ansätze 42
angeordnet ist. In dem Behälter 55 können sich ein Kompressor sowie Steuer- und
Hilfseinrichtungen befinden.
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Zur Befestigung des Druckgasschalters nach F i g. 3 können die bereits
erwähnten Zuganker 51 benutzt werden. Es ist jedoch ebenso möglich, Befestigungselemente,
z. B. Schrauben, in die Stirnflächen der verbreiterten Enden 43 der Ansätze 42 einzusetzen
oder einen Träger zu verwenden, auf den der Druckgasschalter mit dem Behälter 55
aufgesetzt wird.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind ebenfalls drei Schalterpole
60 mit Anschlußstücken 62 und 63 zu einem dreipoligen Druckgasschalter vereinigt.
Im Unterschied zu den bisherigen Beispielen sind die Ansätze 64 der Isolierkörper
61 der Schalterpole 60 gegeneinandergeneigt aufgestellt. Bei dieser strahlenförmigen
Anordnung befindet sich vor den Stirnseiten der Ansätze 64 ein Behälter 65, an dem
die Schalterpole 60 mittels ihrer Ansätze 64 befestigt sind. Der Behälter 65 kann
eine gemeinsame Ventilanordnung für die Ein- und Ausschaltung der drei Schalterpole
60 sowie einen Kompressor und weitere Hilfseinrichtungen enthalten.
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Durch die strahlenförmige Anordnung der Schalterpole 60 werden die
in den Ansätzen 64 befindlichen Rohrleitungen verhältnismäßig nahe zusammengeführt.
Auf diese Weise sind die Strömungswege für das Druckgas von der gemeinsamen Ventilanordnung
zu den Schaltkammern der drei Schalterpole annähernd gleich lang, so daß auch die
Schaltvorgänge in gleicher Weise ablaufen können.
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In F i g. 4 ist ferner ein Träger 66 mit U-Profil gezeigt, auf dem
der Behälter 65 aufliegt. Der Träger 66 kann beispielsweise Bestandteil eines Gerüstes
sein. Das Gerüst kann ortsfest ausgerüstet sein oder kann sich auf einer fahrbaren
Einheit befinden. Bei ortsfestem Einbau kann der Träger 66 auch in Mauerwerk oder
einer Betonwand verankert sein.