DE1665938C3 - Flüssigkeitsarmer Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsarmen Hochspannungsleistungsschalter mit Räumen, in denen bei den Schaltvorgängen unterschiedlicher Druck herrscht, mit mindestens einer in der Trennwand befindlichen zylindrischen Bohrung für den Durchtritt eines verschiebbaren Schalterteiles, wie z. B. Schaltstift oder Pumpkolben einer Pumpeinrichtung, wobei die Bohrung so bemessen ist, daß sie für das verschiebbare Teil eine Spaltdichtung bildet. 5<>

Ein Schalter dieser Art ist bekannt (FR-PS 45 421). Bei diesem Schalter mit nach unten gezogenem Schaltstift erfolgt die räumliche Abtrennung der Flüssigkeit im Kurbelgehäuse von der in der Löschkammer durch eine Platte, in welcher der Schaltstift geführt wird. Die Trennung wird vorgenommen, um den Kurbelraum den in der Löschkammer auftretenden hohen Drücken nicht aussetzen zu müssen. Die Abdichtung des in der Zwischenwand geführten Schaltstiftes und damit die Trennung der Flüssigkeiten in der Löschkammer und im Kurbelraum braucht dabei bei diesem bekannten nicht absolut dicht ausgeführt zu werden. Daraus geht hervor, daß die Durchtrittsstelle des Schaltstiftes als an sich bekannte Spaltdichtung aufzufassen ist und entsprechend bemessen werden muß.

Der Verzicht auf völlige Dichtheit, d. h., die Bemessung des Spiels einer Führung nach den für Spaltdichtungen geltenden Gesichtspunkten, ist bei Flüssigkeitsschaltern nicht nur bei Schaltstiften, sondern auch bei deren Pumpkolben bekannt (CH-PS 4 13 049).

Bei den vorerwähnten, bei Leistungsschaltern verwendeten Spaltdichtungen, ist jedoch infolge der Durchlässigkeit der Dichtung keine ausreichende Zentrierung des zu führenden, beweglichen Teiles gewährleistet. Dies führt zu einer außermittigen Lage der beweglichen Teile, was erhöhte Reibungsverluste und Leckverluste zur Folge hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei den als Spaltdichtungen ausgebildeten Führungselementen für die beweglichen Teile eine bessere Zentrierung zu erzielen, so daß Reibungsarbeit und die Lässigkeit der Dichtungen verringert wird.

Erfindungsgemäß wird dies, dadurch erreicht, daß zur konzentrischen Führung des verschiebbaren Teiles mindestens drei radiale, in einer zur Verschiebungsrichtung senkrechten Ebene liegende, symmetrisch angeordnete Bohrungen vorgesehen sind, die einerseits mit dem Raum höheren Druckes in Verbindung stehen und andererseits in den Ringspalt der Spaltdichtung münden.

Die durch die Bohrung geführte Strömung bewirkt eine Zentrierung der beweglichen Teile, gleichzeitig bildet die in den Ringspalt eingespritzte Flüssigkeit ein Schmierpolster, wodurch die Reibungsverluste verringert werden.

Der Leistungsschalter zeichnet sich hierbei zweckmäßig durch eine den Schaltstift führende, in den Druckraum ragende Buchse aus, in der die radialen Bohrungen angeordnet sind. Bei einem Schalter mit einem in der Bohrung der Trennwand verschiebbaren Pumpkolben wird vorteilhaft der Pumpkolben als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet, dessen offene Seite dem Raum höheren Druckes zugewandt ist und in dessen Mantel Bohrungen angeordnet sind.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Schnitt einer zwischen Löschkammer und Kurbelgehäuse angeordneten, als Spaltdichtung ausgebildeten Buchse, die mit Bohrungen zur hydraulischen Führung des Schaltstiftes versehen ist,

F i g. 2 die Draufsicht der in F i g. 1 dargestellten Buchse,

F i g. 3 den Schnitt durch eine mit Spaltdichtung versehenen Kolbenpumpe, deren Kolben becherförmig ist und mit der hydraulischen Führung dienenden Bohrungen versehen ist,

F i g. 4 die Draufsicht der in F i g. 3 dargestellten Kolbenpumpe,

F i g. 5 den Druckverlauf in der Löschkammer und im Kurbelgehäuse während des Schaltvorganges bei einem Schalter mit durch Spaltdichtungen getrennten Flüssigkeiten.

Für gleiche Teile in den einzelnen Figuren der Zeichnung werden dieselben Bezugszeichen verwendet.

In der Zeichnung ist in den F i g. I, 2, 3 und 4 der Schaltstift eines nicht näher dargestellten flüssigkeitsarmen Schalters mit 1 bezeichnet, dessen mit 2 angedeutete Löschkammer sich oberhalb und dessen Kurbelraum 3 sich unterhalb der zwischen beiden Räumen angeordneten Zwischenwand 4 befinden. Als Führung für den Schaltstift 1 ist in der Zwischenwand 4 eine öffnung vorgesehen, in die eine Buchse 5 eingesetzt ist. Die rohrförmige Buchse 5 besteht vorzugsweise aus Isolierstoff, so daß Nebenströme vom Schaltstift 1 zur Zwischenwand 4 und somit zum Gehäuse des Schalters

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vermieden werden. Die Buchse 5 besteht aus einem relativ langen rohrförmigen Körper, dessen Innendurchmesser so bemessen ist, daß zwischen ihr und dem Schaltstift 1 ein langer schmaler Ringspalt 6 verbleibt. Während einer Schaltung strömt durch den Ringspalt 6 entsprechend der Druckdifferenz und der Spaltbreite sowie der Viskosität der Löschflüssigkeit nur geringfügig Flüssigkeit von der Löschkammer 2 in das Kurbelgehäuse 3 und erhöht dort den Druck minimal. Die von der Buchse 5 und dem Schaltstift 1 gebildete Spaltdichtung wird dabei umso wirkungsvoller, je kleiner die Spaltbreite und je größer die Spaltlänge ist.

Da bei exzentrischer Lage des Ringspaltes die Durchlässigkeit der Dichtung bekanntlich um das Mehrfache steigt, sind, wie F i g. 1 und 2 zeigen, in der Buchse 5 Bohrungen 7 vorgesehen, mittels der der Schaltstift auf hydraulische Weise konzentrisch eingesiellt wird. Die Bohrungen 7, die in den Raum höheren Druckes, wie z. B. in den Druckraum der Löschkammer 2, ragen, liegen hierbei in einer Ebene und sind symmetrisch auf den Umfang der Buchse 5 verteilt. Die symmetrische Anordnung der Bohrungen in der Buchse 5 hat hierbei den Zweck, daß die hydraulischen Kräfte von allen Seiten auf den Schaltstift gleichmäßig einwirken. Die Anzahl der Bohrungen kann hierbei beliebig erhöht werden. Sie ist jedoch auf mindestens drei beschränkt, damit die beiden Freiheitsgrade in der Lagerebene des Schaltstiftes gleichmäßig beeinflußt werden. Zur Verbesserung der Führung des Schaltstiftes 1 in der Buchse 5 können auch mehrere Reihen von Bohrungen 7 vorgesehen werden, die jedoch alle nach den vorbeschriebenen Gesichtspunkten in die Buchse 5 gebohrt werden müssen. Neben der hydraulischen Führung wird durch die Bohrungen 7 zusätzlich eine Turbulenz im Ringspalt 6 bewirkt, die ein zusätzliches Hindernis für die Leckflüssigkeit bildet und die Dichteigenschaft der Spaltdichtung erhöht.

In den F i g. 3 und 4 ist eine Kolbenpumpe eines flüssigkeitsarmen Hochspannungs-Leistungsschalters dargestellt, deren Pumpraum 10 mit dem Druckraum einer Löschkammer und deren Saugraum 11 z.B. mit dem Kurbelraum eines Schalters in Verbindung steht. Der Kolben 12 bildet hierbei, ebenso wie der Schaltstift in den F i g. 1 bis 2, als Bewegliches Teil den Bestandteil einer Spaltdichtung. Der Kolben 12 weist hierbei eine solche Länge und einen solchen Durchmesser auf, daß eine ausreichende Dichtung durch den dazwischen liegenden Ringspalt 13 erreicht wird. Der Pumpkolben 12 ist als becherförmiger langer Hohlkörper ausgebildet, dessen offene Seite dem Druckraum 10 zugewandt ist. Der Pumpkolben 10 kann elastisch ausgebildet sein, so daß er sich bei Druckanstiegen enger an die Zylinderwandung 15 legt. Dadurch verringert sich der Ringspalt 13 bei zunehmenden Druck.

Entsprechend der konzentrischen vorbeschriebenen Schaltstiftführung sind zur hydraulischen Führung des Kolbens 12 in der F i g. 3 drei Reihen radiale und symmetrisch liegende Bohrungen 14 vorgesehen. In einer Reihe liegen hierbei 3 Bohrungen (F i g. 4), wobei die Anzahl wieder beliebig erhöht werden kann.

Alle vorbeschriebenen, sich auf die Dichtungen beziehenden Merkmale für eine Kolbenpumpe lassen sich im allgemeinen in entsprechender Weise auch bei Dämpfungspumpen für Leistungsschalter anwenden, die innerhalb der Löschkammer angeordnet sind.

Den in F i g. 5 dargestellten Diagrammen ist die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Spaltdichtungen bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter zu entnehmen, bei dem die in der Löschkammer und die im Kurbelraum befindliche Löschflüssigkeit getrennt ist. In den gleichen Zeitpunkten treten im Kurbelraum (untere Kurve) erheblich niedere Drücke als in der Löschkammer (obere Kurve) auf.

Mit der Erfindung wird erreicht, bei Leistungsschaltern Flüssigkeiten in Räumen mit erheblich unterschiedlichen Drücken zu trennen, ohne daß dabei hochwertige, teure Dichtungen erforderlich sind. Besonderer Vorteil dieser mit einfachen Mitteln herzustellenden Dichtungen ist es, daß die beweglichen und feststehenden Teile berührungslos aneinander vorbeigleiten. Dadurch geht bei den Schaltvorgängen keine Energie für die Reibungsarbeit in der Dichtung verloren. Ferner ist der Einbau der Dichtungen gegenüber den beim Schalterbau herkömmlich verwendeten Dichtungen erheblich einfacher.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsarmer Hochspannungsleistungsschalter mit Räumen, in denen bei den Schaltvorgangen unterschiedlicher Druck herrscht, mit mindestens einer in der Trennwand befindlichen zylindrischen Bohrung für den Durchtritt eines verschiebbaren Schalterteils, wie z. B. Schaltstift oder Pumpkolben einer Pumpeinrichtung, wobei die Bohrung so bemessen ist, daß sie für das verschiebbare Teil eine Spaltdichtung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zur konzentrischen Führung des verschiebbaren Teils (1, 12) mindestens drei radizle, in einer zur Verschie'oungsrichtung senkrechten Ebene liegende, symmetrisch angeordnete Bohrungen (7 bzw. 14) vorgesehen sind, die einerseits mit dem Raum (2 bzw. 10) höheren Drucks in Verbindung stehen und andererseits in den Ringspalt (13) der Spaltdichtung münden. *°

2. Flüssigkeitsarmer Leistungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Schaltstift (1) führende, in den Druckraum (2) ragende Buchse (5) in der die radialen Bohrungen (7) angeordnet sind.

3. Flüssigkeitsarmer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 mit einem in der Bohrung der Trennwand verschiebbaren Pumpkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpkolben (12) als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet ist, dessen offene Seite dem Raum höheren Druckes (10) zugewandt ist und in dessen Mantel die radialen Bohrungen (14) angeordnet sind.

4. Flüssigkeitsarmer Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihen von radialen Bohrungen (7 bzw. 14) vorgesehen sind.