DE1540514A1 - Fluessigkeitsdaempfungspumpe fuer elektrische Schaltgeraete - Google Patents

Description

• Flüssigkeitedämpfungepurpe für elektrische Schaltgeräte

  Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitadäwpfungspumpe zur

  Steuerung der Schaltstiftgeschwindigkeit elektrischer Schalt-

  gerüte, bei der ein seit Mfckachlagventilen ausgerüsteter und in

  eine® Zylinder gleitend geführter Kolben beim Ausschalten

  Dämpfungsflüssigkeit unter Druck durch Öffnungen hoen Strümungs-

  Widerstandes fördert

  Flüssigkeitsd'mpfungspumpen werden hauptsächlich ,für elektrische

  Leistungeschalter benötigt, wenn deren Schaltstifte beim Aus-

  schalten stromstarker Lichtbögen eine» starken darauf einseitig

  einwirkenden Druck ansgesit:t sind. Bei den ».,taten Sha_lIkamwarn

  mit nach eben gesogenen Schaltetift werden der :#ichtbogeeraun

  und die nach oben anschließenden Kammerteile be- e `.e'leil der

  Schaltstiftbewegurig durch den Schaltstift abgeschlossen. Diese

  Maßnahme dient zur Erzeugung einer kräftigen Löschmittelströmung

  mit Hilfe des Lichtbogengaadruckes und bewirkt ein sicheres Aus-

  schalten stromstarker Lichtbögen bei verhältnismäßig geringen

  Kontaktabstand Solange die Lichtbogenkammer durch den Schalt-

  stift abgeschlossen ist, übt der etwa proportional mit dem Strom

  ansteigende Lichtbogengasdruck eine starke beschleunigende Wirkung

  auf den Schaltstift aus. Ohne eine wirksame Begrenzung der

  Schaltatiftgeschwindigkeit kann es vorkommen, daß stromstarke

  Lichtbögen in solche Teile der Löschkammer gezogen werden, die

  nur zur Löschung stromschwacher Lichtbögen bestimmt sind. Das

  würde nicht nur zur Beschädigung dieser Löschkammerteilo führen,

  sondern auch eine Unterbrechung des Stromes vor Erreichen des

  Stromnulldnrchganges herbeiführen, wobei erhebliche Überspannungen

  entstehen können Ein abnormal verlängteter stromstarker Licht-

  bogen, infolge erhöhter Geschwindigkeit,erzeugt-..außerdem eine

  verhältnismäßig hohe Druckspitze, die zu einer erheblichen Be-

  anapruchung der Schaltkammer führte

  Aus dieser Grunde versucht ran, mit Hilfe von Dämpfungspumpem

  ass Antriebsgestänge, den Schaltstift mit einer vom.Abschaltt*tron

  weitgehend unabhängigen Abachaltgeschwindigkeit zu betätigeno

  Die dafür verwendeten und in zahlreichen Ausführungen bekannten

  Dämpfungspumpen arbeiten alle nach dem Prinzip des druckabhängig

  .veränderlichen Strörungequerschnittes z Diese Dämpfnagspumpen sind

  in Aufbau und in der Wirkungsweise sehr komlli$iert und wegen der

  erforderlichen Einstellarbeiten entsprechend teu- Außerdem

  stellt die korztante Sc?1,- I.tatiftgeschwindigkeit keine optimale

  Lösung den-Abschaltvorganges dar, da die kritischen Ströme erst

  bei einem verhältnismäßig großen Schaltstittabstand gelöscht

  werden können. Die maximale Geschwindigkeit des Schaltstiftes

  ergibt sich aua der zulässigen ilindestzeit für dessen Bewegung

  von der minimalen Löschdistanz bis zum Anfang den Löschkammer- ..

  teile®, in dem die stromschwachen Lichtbögen gelöscht werden.

  Diese Überlegung zeigt, daß es nachteilig ist, die Schaltstift:-'

  geachuindigkeit über den gesamten Schaltstiftweg zu begrenzen,

  da dadurch die Abschaltung den kleinen Ströme unnötig lange vors-

  zögert wird. Eine andere bekannte Dimpfungsperpe, die ;ebenfalls

  eine Einrichtung zurr Erzeugung einer konstanten Kolbengdschwindg-

  keit aufweist, besitzt einen Leerhub, durch den der Schaltstift

  umgedämpft auf eine günstige Löschdistanz gebracht wird, Erst

  denn geht dar Schaltntift_in eine vom Ausscbaltetr« weitgehend

  unabhängige Geschwindigkeit über, um schließlich an Ende des Hubes

  durch eine zusätzliche Dämpfungneinrichtung in Zylinder der .

  Dämpiungepuape noch stärker abgebremst au worden. Diese Dämpfung*-

  -pumpe benötigt neben dem Druckaylinder noch zusätzlich ein Gehäuse

  und ist daher mit entsprechend hohen Herstellungskosten verbunden.

  Wie festgestellt wurde, bringt außerdem die Verwendung von Kolben-

  ringen bei Däupfungepumpen erhebliche Nachteile mit -dich. Kolben-

  ringe liegen nämlich mit ihren Dichtflächen nicht gleichseitig

  und-gleichmäßig an der Zylinderwandung und im Ringspalt des Kolbens

  an. Das hat je nach den Druckverhältnissen unterschiedliche Leck-

  verluste., die beispielsweise durch eine zwischen Innendurchmesser

  des Kolbenringes und Ringspalt des Kolbens abströmende Flüssigkeit

  entstehen, zur Folge. Das heißt also, daß sich den vorgegebenem

  Strömungswiderstand durch die Lockverluste ein weiterer Strömungs-

  widerstand überlagert, so daß eine konstante:Kolbengeschwndig-

  keit nicht gewährleistet werden kann. Wegen der möglichen .

  Änderung des insgesamt wirksamen Strömungswiderstandes muß mit

  einer verhältnismäßig niedrigen Schaltstittgeschwindigkeit

  gearbeitet werden, die sehr lange Augchaltzeiten vor allem für

  niedrige Ströme ergibt. .

  Ausgehend von dieser Erkenntnis liegt der Erfindung die Aufgabe

  zugrunde, eine Flüssigkeitadä®pfungspumpe insbesondere für

  elektrische Ieistungeechalter mit nach oben gezogenem Schalt-

  stift $u schaffen, die dafür sorgt, daß die Löschung stromstar-

  ker Lichtbögen in kurzer Zeit mit Sicherheit nur in der dafür

  vorgesehenen Lchtbogenkammer erfolgt und stromschwache Licht-

  bögen sehr schnell auf die zur Löschung erforderlichen ringe ge-

  bracht werden, Diese pämpfungapumpe soll außerdem so einfach

  aufgebaut sein, daß sie mit niedrigen Kosten und ohne zeitrauben-

  de Einstellarbeiten hergestellt werden kann. Außerdem soll dafür

  gesorgt werden, daß eine Änderung des Strömungswiderstandes nicht

  möglich =-Diese Aufgabe ist, wird gelöst, indem'erfindungsgemäß die Innenwandung

  des Zylinders der Dänpfungspumpe an bestimmten Abschnitten wenig-

  stenn.stellenweise unterschiedliche Durchmesser aufweist, die so

  auf die Zylinderlänge verteilt sind, daß die Abbremsung des.Kol#

  bans b$wo die Dä®plung der Schaltstiftbäwegung nach der Kontakt-

  trennung beginnt und bis zu einer zur Lichtbogenlösohung güasti# ,

  gen Stalle reicht. .

  Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführrungsbeispiei einer

  Dämpfungspumpe, gemäß der Erfindung, Sie besteht im wesentlichen

  aus dem Zylinder 9 und einem mit Bohrungen 2 versehenen Kolben 3,

  dessen gleitende Bewegung durch ein geeignetes Dämpfungsmittel

  ? 9"B, 01 an bestimmten Stellen abgebremst wird. Diese D'ämpfungs-

  pumpe wird durch einen Schalterantrieb zwangsweise mit den

  Schaltstiften eines nicht dargestellten Leistungsschalters be-

  tätigt. Damit die Schaltstifte beim Einschalten ohne Dämpfung

  bewegt werden, ist der Kolben 3 mit Kugelventilen 4 ausgerüstet,

  die beim Einschalten, .aha bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens

  durch den höheren Druck an der Unterseite des Kolbens geschlossen

  werden und bei einer Aufwärtsbewegung sowie in den Endstellungen

  des Kolbens durch das Gewischt der Kugeln immer geöffnet sind.

  Der Zylinder I ist mit einem Deckel 5 verschlossen, der gleich-

  zeitig zur Führung der Kolbenstange 6 dient. Damit das Dämpfungs-

  mittel ? während des Transportes-und bei Betätigung der Dämpfungs-

  pumpe nicht verlorengeht, ist noch eine-zusätzliche Dichtung 8

  vorhanden., Der Zylinder.i ist im Innern mit unterschiedlichen

  Durclmessern ausgeführt, deren Lage bestimmten Stellungen der

  Schaltstifte zugeordnet sind. In dar gezeichneten Stellung des

  Kolbens befinden :sich die Schaltstifte des Leistungsschaltern in

  der

  Bei Betätigung des eingeschalteten Schalters

  zoBo durch einen Federkraftspeicher bewegt sich der Kolben 3

  praktisch ungediüsipft bis zu der Stelle 10, an der sich der Durch-

  -messer des Zylinders 1 auf' den des Kolbens 3 verringert. Während

  *dfes$f lifubes werden die Kugelventile 4 geschlossen und das von

  Kolben 3 verdrängte Däapfung,%mittel ? strömt bei geringem

  Strömungswiderstand durch den großen Ringspalt .11 wischen Kolben

  3 und Zylinder 1. Daran anschließend-bewegt sich der K4-'mhen 3

  durch ein Teilstück 9 des Zylinders 1, dessen verringerter Durch-

  messer.so bemessen ist, daß nur ein gerier Teil des verdrängten

  Öles durch den Spalt zwischen Kolben 3 und Zylinder 1 strömt.

  Infolge des geringen Querschnittes der Bohrungen 2 steigt der

  Strömungswiderstand des Öls in diesem Teilstück 9 des Zylinders

  so breit an, daß der Schalterantrieb mit den damit verbundenen

  Schaltstiften wirksam gebremst wird. Die Dämpfung des Kolbens 3

  beginnt etwa bei der Trennung der Kontakte und erstreckt sich bis

  zu einer Schaltstiftstellung, wo der Löschvorgang stromstarker

  Lichtbögen mit Sicherheit abgeschlossen ist. Die Weitere Bewegung

  des Kolbens 3 erfolgt wieder ungedämpft, da dieser in ein Teil-,

  stücke 12 größeren Zylinderdurchmessers eintritt Dadurch werden

  die Schaltetifte sehr schnell auf einen Kontaktabstand gebracht,

  der. notwendig ist, um auch die kritischen stromschwachen Licht-

  bögen zu löschen. Im letzten Teil der Kolbenbectegung ist nochmals

  ein Dämpfungsabschnitt 13 vorgesehen, um so die hohen mechanischen

  Beanspruchungen der beweglichen Schalterteile beim plötzlichen

  Stillstand am in der Zeichnung nicht dargestellten "Aus"-Anschlag

  $u mildernd Es ist auch möglich, In den beiden gedämpften Teil-

  stücken 9 und 13 eine unterschiede xIche Dämpfung zu erzielen. Zu

  diesem Zweckkanu man das dämpfende Teilstück 9 des Zylinders 1

  mit einem etwas größeren Innendurchmesser ausführen, so' daß ein

  Ringspalt entsteht, in dem eine Ölströmung möglich ist. Der Ring-

  spalt hat einen Strömungswiderstand, der genau dem der Bohrungen

  2-entspricht, die bei dieser Ausführung nicht benötigt werden.

  Durch die entsprechende Wahl bei der Abstufung der Innendurchmesser

  des Zylinders 1 kann für jedes Tel.:lstück ein -*ciger Dämpfungs-

  grad erzielt werden. Mit konusnrt«:gen veränd-r-er. Inmendurchmesser

  des Zylinders 1 #f:. t v= Hu> abhängige -Änderung des

  Dämpfungsgrades zu erreichen. Die Stellen, an denen das

  möglichst ungehindert am Kolben 3 vorbeiströmen soll, können

  auch durch am Umfang verteilte nutenf®rmige Aussparungen geschaffen

  werden Bei einer solchen Ausführung des Zylinders l ist der Kolben

  3 in jeder Stellung gleitend geführt, wodurch sich die ohnehin

  geringe Abnutzung in der tUhrungsbohrung des Deckels 5 weiter

  vermindern läßt@

  Eine Dämpfungspumpe, die nach dem Prinzip der Erfindung arbeitet,

  beeinflußt die Schalteigenschaften einesLeistungsschalters in

  günstiger Weise, da durch die fahl eines entsprechenden Dämpfungs-

  grades sowie der Lage und Länge des Dämpfungsweges eine besonders

  vorteilhafte Auswirkung auf den Ablauf der Schaltstiftbeuegung

  möglich ist, Ein weiterer Vorteil entsteht durch den einfachen

  Aufbau .der Dämpfungspudpe, die keine einstellbaren Teile benötigt

  und daher mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

  Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Dämpfungspumpe besteht

  jedoch darin, daB der Kolben keine Kolbenringe besitzt. Somit ent-

  fällt deren unterschiedliche Dichtwirkung, woraus sich eine geringe

  Streuung des Dämpfungsgrades über die gesamte Nutzungsdauer ergibt.

  Durch eine geeignete-Passung zwischen Kolben und Zylinder lätst

  sich auch die fertigungsbedingte Serienstreuung zwischen den

  einzelnen Exemplaren in engen Grenzen halten,

Claims (1)

1. f,@ten@@p@@ic@e i. Flüssigkeitadämpi'xxigspuöpe zur Steuerung der Schaltatittge- _ aahwinäigkeit elektrIecber getialtgergte-bei der ein st giick- rcVlagrtentilen sursgerfisteter und in einer Zylinder gleitend letührter Kolben iboin Ausschalten D'pungsflüseigkeit unter. . Druck durch tffnungen üe'nen ,träre@r,ieratdee llirderti d a d u r .c h: - e ; e =A n- i; e i - o h A0 t a daß die - Imen- randurig des : Z,yl.neirs der lfue, anetü*mtib. schnitten wenttens ectellea»iäe eunterncbiedliche Durchmesser Aufweist, die so au` die rlladefläpge vrortellt. sindg die Abbreasung das r,banq @b. die' rp'g der Behaitttittbewagung nach der Koatakttrennuttg:Ueginat =und bis zu einer nt>r, Lichtbogen- lgschung günstigen Stelle reiohtö-_ _ 2. FlüssigkeitsO"pfung*punpe nach Anspruch 10 d aal u r c,k g e k e a n Z-0 i c h n e t, äaß die Innenwandung des Zylinders einen bei der Aussehaltung,gegen t_de den Kolbenhubes wirksam werdenden Däspfungsabeebut'tt . auftireist ä 3. Flüssigkeitsdämpfungspiunpe nach Anspruch f und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i n h n_e t* daß derlColben mit Öffnungen ver- neben ist, durch. die bei einer gedämpften Bewegung des Kolbens wenigstens ein Teil der verdrängten nämpfungsflüseigkeit strömt. 4. Flüssigknitsdämpfungspumpe nach Anspi--uch i.,und 2, d a d u r c h . g e k e n n z e i c h n e @Z., das die Dämpfungswirkung nur durch den Strömungswiders-:band der Enistellen zwischen Kolben und den- stellenweise . eingeengten Innendurchmesuer des Zylinders entsteht..