-
Druck@asschalter Die Erfindung befaßt sich mit einem Druclcgasschalter
mit einem geschlossenen Gaskreis, der zwei Bereiche verschieden hohen Gasdruckes
und einen Kompressor zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz aufweist. Da die Druckdifferenz
in einem solchen Schalter die Schaltleistung bestimmt, weil sie für die Druckgasströmung
zum Löschen des Ausschaltlichtbogens wesentlich ist, ist man bestrebt, die Druckdifferenz
möglichst konstant zu halten. Zu diesem Zweck hat man in erster Linie den Kompressor
druckabhängig gesteuert. Man hat auch Heizungen am Schalter angebracht, damit der
Differenzdruck zwischen dem Bereich hohen Gasdruckes und dem Bereich niedrigen Gasdruckes
nicht durch Kondensation des Gases beeinträchtigt wird. Ferner hat man versucht,
bei der Steuerung des Kompressors die Temperatur zu berücksichtigen, die bekanntlich
den Druck eines :äses beeinfluß. Mit bestimmten Steuerschaltern (DAS 1 166 87£-)
wurde der Kompressor deshalb nicht mehr in Abhängigkeit vom Druck des koes, sondern
von seiner Dichte in Tätigkeit gesetzt.
-
Die Erfindung geht ebenfalls von der Auf gabe aus, temperaturabhängige
Druckschwankungen in einem Druckgasschalter der obengenanntne Art zu beseitigen
oder mindestens zu verringern. Sie löst diese Aufgabe jedoch durch einen Behälter,
der über je ein Ventll an die beiden Bereiche angeschlessen ist, wobei die Ventile
so gesteuert sind, daß der Behälter bei hohen Temperaturen mit dem Bereich höheren
Druckes und bei tiefen Temperaturen mit dem Bereich niedrigeren Druckes verbunden
ist.
-
Bei der Erfindung wird die im Gaskreis des Schalters wirksame Gasmenge
verändert. Bei hohen Temperaturen, bei denen der Gasdruck leicht unzulässig hohe
Vierte annehmen kann, vergrößert der bei der Erfindung vorhandene Behälter das Hocheruckvolumen.
-
Deshalb steigt der Druck weniger an, als dies bei einem stets gleichbleibenden
Volumen der einzelnen Gasbereiche der Fall V re. Umgekehrt wird der Behalter bei
niedrigen Temperturen dem Bereich niedrigen Druckes zugeschaltet. Mithin wird dem
aktiven Gaskreis eine Gasmenge zugeführt, die durch das Volumen des Behälters und
die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck und den, Niederdruck gegeben ist. Mit
diesem zusätzlichen Gas ist- es besser möglich, auch bei tiefen Temperaturen die
gewünschte Druckdifferenz im Gaskreis des Schalters aufrechtzuerhalten. U.a. kann
die Heizleistung, die sonst zur Aufrechterhaltung der gewünschten Druckdifferenz
eingesetzt werden muß, verringert werden.
-
Die bei der Erfindung vorgesehenen Ventile, die den Behälter entweder
mit dem Hochdruck- oder dem Niederdruckbereich des Gaskreises verbinden, können
temperaturabhängig gesteuert werden, da es darauf ankommt, temperaturbedingte Einflüsse
auszugleichen. Noch günstiger kann es jedoch sein, die Ventile druckabhängig zu
betätigen, weil druckabhängige Steuerscbaltvr einfacher gebildet und zuverlässiger
sind als temperaturabhängige Schalter. Die druckabhängigen Steuerschalter werden
entsprechend den Druckgrenzen aus an sich bekannten Druck-Temperaturkennlinien des
im Gaskreis vorhandenen Gases unter Berücksichtigung der einzelnen Volumina eingestellt.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindungt verbindet ein Überdruckventil
den Bereich höheren Druckes mit dem Behälter.
-
Man erhält dann zusätzlich zu der vorgenannten Funktion eine
Entlastungsmöglichkeit
für den Fall, daß die Kompressorsteuerung bei laufendem Kompressor vollständig versagt.
Das Überdruckventil sorgt in diesem Falle wie ein Sicherheitsventil dafür, daß der
Druck in Hochdruckteil nicht zu hoch werden dann, Es ist vorteilhaft, wenn der Bereich
tiefen Druckes mit dem Behälter über eine Drosselstelle verbunden ist. Die irosselstelle
verzögert den Druckausgleich zwischen dem Behälter und dem Niederdruckbereich des
Waskreises. Deshalb kann das Ventil, das die Verbindung zwischen Behälter und Niederdruckbereich
steuert, schon vor einem vollständigen Druckausgleich veschlossen werden, wenn der
gewünschte Druckzustand des Gaskreises erreicht ist. Dabei kann man cas Ventil mit
der Drosselstelle baulich vereinigen. Man kann aber auch getrennt eingesetzte Drosselstellen
z.B. in Form von Düsen benutzen, die unter Umständen stellbar sein können.
-
Der gemäß der Erfindung vorgesehene Behälter verringert, vii vorstehend
dargelegt wurde, temperaturbedingte Druckschwankungen eines Druckgasschalters mit
einem geschlossenen Gaskreis.
-
Zusätzlich kann man aber besonders für Schalter mit elektronegativen
Gasen, wie Schwefelhexafluorid, eine Heizeinrichtung vorsehen, die auch bei sehr
tiefen Temperaturen die Nonuensation des Gasses verhindert oder unschädlich macht.
Beim Schalter nach der Erfindung ist diese Heizeinrichtung vorzugsweise zusammen
mit dem zum Bereich niedrigen Druckes führenden Ventil des Behälters druckabhängig
steuerbar, d.h. daß die Heizung erst dann eingeschaltet wird, wenn der Behälter
mit dem Bereich niedrigen Druckes verbunden ist, so daß der Gaskreis die größte
mögliche Gasmenge enthält. Die Heizung braucht dabei nicht gleichzeitig mit dem
Herstellen der Verbindung zwischen dem Bereich niedrigen Druckes und dem Behälter
eingeschaltet zu
werden. Es genügt vielmehr, wenn sie nicht vor
dem "Zuschalten des Behälters", sondern z.B. erst bei einem weiteren Druckabfall
in Gan, gesetzt wird, der die Betriebsfähigkeit des Schalters beeinträchtigen könnte.
-
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand
der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele beschrieben.
-
Labei ist ein Druckgasschalter mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel
nur in bezug auf die Gasversorgung dargestellt, die die für die Gasströmung zum
Lösche des Lichtbogens not-Wendige Druckdifferenz zur Verfügung stellt. Die Sinzelheiten
der Schaltstrecke (Schaltstücke, Düsen usw.) und die elektrische Isolierung gegenüber
dem Fahrgestell des Schalters sind weggelassen, weil diese Ausbildung nach bekannten
Gesichtspunkten erfolgen kann.
-
In Fig.' 1 ist mit 1 der Niederdruckbereieb des Gaskreises bezeichnet.
Dieser Bereich kann z.B. die Schaltkammer, den Stützisolator und sonstige erforderliche
Leitungen umfassen.
-
er Bereich 1 ist über einen Kompressor 2 mit dem Hochdruck bereich
3 des Schalters verbunden. Als Hochdruckbereich wird üblicherweise ein besonderer
druckfest er Kessel am Schalter benutzt. Der Hochdruckkessel kann aber auch die
Schaltkammer des Schalters sein, die die zusammenwirkenden Schaltstücke umschließt.
Zwischen «em Hochdruck- und dem Niederdruckbereich l, 3 besteht eine in der Figur
nicht sichtbare Verbindung, die mit einem Blasventil gesteuert wird und durch die
die Gasströmung- zum Löschen das Ausschaltlichtbogens verlauft. Die Verbindung schließt
den Gaskreis eines normalen Zweidruckgasschalt ers.
-
Zusätzlich zu den Bereichen 1 und 7 ist gemäß der Erfindung ein-Behälter
5 vorhanden. Dieser ist über ein Ü Überdruckventil
6 mit dem Hochdruckbereich
3 verbunden. ,in steuerbares Magnetventil 7- verbindet den Behälter 5 über eine
Dase 8, die als Drosselstelle wirkt, mit dem Niederdruckbereich 1.
-
Das Magnetventil 7 ist mit einem handbetätigten Absperrventil 10 überbrückt.
Das parallel zum Ventil 7 liegende Ventil 10 ermöglicht eine von Druck und Temperatur
unabhängige Verbindung, die z.B. für das erste Füllen des Gaskreises vorteilhait
ist. Ferner besitzt der Gaskreis daS Schalters eine Heizung 12.
-
Zur- Einregelung der gewünschten Gasdrücke sind verschiedene druck-
und temperaturabhängige Steuerschalter vorhanden. Mit 13 ist ein mit dem Niederdruckbereich
1 verbundener Druckschalt er bezeichnet, der den Kompressor 2 steuert. Ein ähnlicher
Druckwächter 14 ist dem Hochdruckbereich 3 zugeordnet. Er steuert das Ventil 7,
wie durch dle strichpunktierte Wirkungslinie 15 angedeutet ist, wenn bestimmte Temperaturen
vorliegen. Zu diesem Zweck ist dem Druckwächter 14 ein Temperaturschalter 16 zugeordnet,
der an der tiefsten Stelle des Hochdruckbereiches 3 angebracht ist und zugleich
die Heizung 12 ein- und ausschaltet. Ein weiterer Temperaturschalter 17 sorgt als
sogenannter Trockengehschutz für das ausschalten der Heizung 12 bei einem Versagen
des Temperaturschalters 16.
-
In Fig. 2 ist ein Stromlaufplan dargestellt, der die Wirkungsweise
der in Fig. 1 gezeichneten elemente erkennen läßt. Für die mit Fig. 1 übereinstimmenden
Teile sind die gleichen Bezugszeichen gewählt.
-
Der Temperaturschalter 17 ist normalerweise geschlossen. Er öffnet
bei belspielsweise 100°C. Der Temperaturschalter 16
ist ein Umschalter,
der mit seinem Kontakt 20 die Heizung 12 einschalten kann, falls Temperaturen von
beispielsweise 15°C unterschritten werden. Bei- höheren Temperaturen als 200C schließt
der Kontakt 20 den Strompfad zum Druckwächter 13, der den Kompressor 2 über die
feststehenden Kontakte 22 und 23 mit Hilfe einer anderen Spannungsquelle einschaltet,
wenn der Druck im Niederdruckbehälter 1 zu groß wird. Der Schaltpunkt kann bei 2,7/3,3
at liegen. Falls der Kontakt 20 die feststehenden Kontakte 25 und 26 verbindet,
kann der Druck-Schalter 14 mit seinem'Kontakt 27 den Stromkreis für das Magnetventil
7 schließen.
-
Unter der Voraussetzung, daß für eine gegebene Temperatur, z.B.
-
Zimmertemperatur, die richtige Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich
3 und dem Niederdruckbereich l vorliegt, soll angenommen werden, daß die Temperatur
steigt. Der Temperaturschalter 17 ist In diesem Falle gesehlossen. Der Temperaturschalter
16 nimmt die dargestellte Lage -ein. Führt nun die steil gende Temperatur zu einer
Erhöhung des Druckes im Hochdruckbereich 3, so öffnet das Überdruckventil 6. Mithin
gibt der Hochdruckbereich 3 bei steigender Temperatur Druckgas in den Behalter 5
ab. Auf diese Weise wird ein zu hoher Druck im tIochdruckbereich vermieden werden.
Die temperaturbedingte Änderung des Druckes im Niederdruckbereich ist dagegen üblicherweise
zu vernachlässigen, Wenn die Temperatur dann wieder sinkt, so spricht zunächst der
Temperaturschalter 16 an und schaltet die Heizung 12 ein. Ist -aber bei Erreichen
des Ausschaltwertes des Thermostaten 16 der Druck infolge von Kond,ensatbildung
noch immer zu klein, so öffnet der Druckwächter 14 das Magnetventil 7, Dadurch strämt
Gas aus dem Behälter 5 in den Niederdruckbereich 1, webei mit
Hilfe
der Düse 8 langsam entspannt wird. Durch den steigenden Druck im Niederdruckbereich
1 kann der Kompressor 2 vom Druckwächter 13 in Gang gesetzt werden. Er fördert Gas
in den Hochdruckbereich 3. Auf diese Weise wird dort die temperaturabhängige Druckabsenkung
beseitigt. Während des Laufens des Kompressors 2 ist das Magnetventil 7 mit dem
Druckwächter 13 abgesteuert.
-
Bei einem weiteren Sinken der Temperatur schaltet der Temperaturschalter
16 die lleizung 12 ein. Nach dem Heizen kann dann wiederum über das Ventil 7 Gas
in den Gaskreis gespeist werden, wenn der gewünschte Hochdruck noch nicht erreicht
ist. Dies kann sich lfiederholen, bis im Behälter 5 der gleiche Druck herrscht wie
im Niederdruckbereich 1. In diesem Falle enthält der aktive Gaskreis die größte
Gasmenge des Schalters. Das Gas muß dann durch die Heizung 12 auf einem so hohen
Druck gehalten werden können, daß auch bei den tiefsten zu erwartenden Temperaturen
die gewünschte Betriebsbersitschaft des Schalte@@ @@rliegt.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind für die mit Fig. 1 übereinstimmenden
Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Man erkennt den Niederdruckbereich
1, den Kompressor 2 und den Hochdruckberelch 3 sowie den Behalter 5 mit dem Magnetventil
7, das von einem Handventil 10 überbrückbar ist. Der Hochdruckbereich 3. besitzt
eine Heizung 12. Er ist über das Überdruckventil 6 mit dem Behälter 5 verbunden.
Die 3iise 8 sorgt für eine verzögerte Entspannung des aus dem Behälter 5 in den
Niedruckbereich 1 strömenden Gases.
-
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist auch die Verbindungsleitung
zwischen dem Hochdruckbereich 3 und dem Behalter
5 mit einem Magnetventil
30 versehen, das durch ein Handventil 31 überbrückt ist. In der Verbindungsleitung
liegt ferner eine Düse 32. Das Magnetventil 30 wird von einem Druckwächter 34 gesteuert,
der ebenso wie der für das Magnetventil 7 vorgesehene Druckwächter 14 dem Hochdruckbereich
3 zugeord nct ist. Ein weiterer Druckwächter 35 des Hochdruckbereiches steuert die
Heizung 12, ohne daß dazu noch eln temperaturabhängiger Schalter verwendet wird.
-
Für den Winter ist der durch niedrige Temperaturen gskennzeichncte
Betriebszustand dadurch verbessert, daß das aktive Gasvolumen des Schalters durch
eine Verbindung des Behälters 5 mit dem Niederdruckbereich 1 vergrößert wird. er
durch die tiefen Temperaturen verursachte Druckabfall im Hochdruckbereich öffnet
nämlich über den Druckschalter 14 das Magnetventil 7.
-
bei einem weiteren Absinken des Druckes kann der Druckwächter 55 die
Heizung 12 Einschalten.
-
Wenn die Temperaturen'steigen, wird der normale Betriebszustand erreicht.
Hierbei kann die gewünschte Druckdifferenz zwischen dem Hoch- und dem Niederdruckbereich
eingehalten werden, ohne daß der Behälter 5 mit dem Hoch- oder dem Niedruckbereich
verbunden ist.
-
Für den Fall hoher Temperaturen, wie sie Insbesondere im Sommer auftreten,
wird cer an sich zu hohe Druck, der durch Erwärmung verursacht ist, dadurch verringert,
daß der Behälter 5 mit dem Iiochdruckbereich 3 in Verbindung kommt. ber Druckwächter
34 öffnet das Magnetventil 30. Auf diese Weise verschiebt sich das Betriebsverhalten
zur normalen Kennlinie. hin, weil das mit Hochdruckgas zu füllende- Volumen vergrößert
und damit- die aktivo Gasmenge im Schalter scheinbar verkleinert wirde Das Über-
Druckventil
6 wirkt hier lediglich als Sicherheitsventil für den Fall, daß das Magnetventil
7 versagt.
-
3 Figuren 5 Ansprüche