DE2109965A1

DE2109965A1 - Elektrische Schaltanlage mit Druckluft

Info

Publication number: DE2109965A1
Application number: DE19712109965
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude; Billon Gerard; Grenoble Henry (Frankreich). HOIh 1-00
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1971-09-30
Also published as: CA926897A; BE763734A; CH530081A; ES388826A1; FR2082144A5; AU2606871A; US3701867A; GB1290648A

Description

Dr E Wetzel ⁸⁵⁰° ^Nürnbera ¹·

Hefnersplatz 3 - Pottfach 9347

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Merlin Gerin, Rue Henri Tarze, F-38 Grenoble/Prankreich

Elektrische Schaltanlage mit Druckluft

Die Erfindung bezieht sich auf eine in atmosphärischer Luft angeordnete Schaltanlage mit einem mit Hochdruckluft gefüllten Behälter, mit einem mit Niederdruckluft gefüllten Gehäuse, mit einem Kompressor, um Luft aus dem Niederdruckgehäuse zu entnehmen und sie* in dem Hochdruckbehälter zu verdichten, mit einer in die Kompressorleitung eingesetzten Lufttrocknungsvorrichtung und mit Mitteln zum Zuführen atmosphärischer Luft zum Kompressor, wenn der Druck im Niederdruckgehäuse unter einen bestimmten Vergleichsdruck sinkt.

Die schädliche Wirkung der Luftfeuchtigkeit bei Druckluftschaltern ist allgemein bekannt, insbesondere die Gefahren der Kondensation an den Isolierwänden, die Überschläge und Rundfeuer verursacht«, Daraus folgt, daß die üblichen Kompressorgruppen für Druckluftschalter mit Wasserabscheidern und/oder Lufttrocknungs-

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vorrichtungen versehen werden müssen und bedeutende, viel Raum in Anspruch nehmende Anlagen darstellen, die große Luftmengen verarbeiten, die nach einmaligem Gebrauch in die Atmosphäre abgeführt werden.·

Es ist bekannt, daß das Trocknen der Luft dadurch leicht erreicht werden kann, daß sie in Berührung mit absorbierenden Stoffen gebracht wird«. Diese Vorrichtungen sind aber nur für die Verarbeitung von geringen Luftmengen geeignet, da die Absorptionsfähigkeit dieser Stoffe begrenzt ist. Der häufige Ersatz oder die Regenerierung dieser absorbierenden Stoffe ergeben Schwierigkeiten bei der normalen Wartung elektrischer Anlagen,,

Aus der Patentanmeldung P 19 5 5 665„1 ist eine Schaltanlage der obenbezeichneten Art bekannt, bei der der im Niederdruckgehäuse herrschende normale Druck in der Nähe des atmosphärischen Druckes liegt_e Die bekannte Schaltanlage weist ein Einlaßventil auf, das atmosphärische Luft dann in dieses Gehäuse eindringen läßt, wenn der Druck darin infolge eines Entweichens von Druckluft nach außen unter einen vorbestimmten Wert sinkt«, Dieses System erlaubt dem Schalter, in einem geschlossenen Kreislauf mit

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einer ein für alle Mal getrockneten Luftmenge normal zu arbeiten, wobei eine Zufuhr von mehr oder weniger feuchter Luft aus der Atmosphäre im begrenzten Maße nur im Falle einer undichten Stelle des Systems nach außen möglich ist. Diese Vorrichtung zur Rückgewinnung trockener Luft und zum Umlauf in einem geschlossenen Kreis, der einen Lufttrockner aufweist, stellt eine glückliche Lösung dar, wodurch der Anteil ^ an absorbierenden Stoffen verringert wird«, Tatsächlich durchläuft die Versorgungsluft ständig die Trocknungsvorrichtung oder einen absorbierenden Filter, der in das Umlaufsystem eingesetzt ist, wobei die Luft nach einmaliger Trocknung nur noch Spuren von Feuchtigkeit aufweist, die von einem geringfügigen eventuellen Entweichen von Luft herrühren, was durch einen Zuschuß von Umgebungsluft kompensiert wird_e Der

Filter bewahrt seine absorbierenden Eigenschaften / ν

umso länger, als die Eingänge für die Umgebungsluft in das Umlaufsystem begrenzt sind©

In der Praxis erwies sich dieses System als voll befriedigend, und es ergab sich der Wunsch, es bei Anlagen zu verwenden, bei denen neben einem Hochdruck ein Niederdruck verwendet wird, der beträchtlich höher liegt als der atmosphärische Druck und etwa 4 Bar beträgt,,

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der obenbezeichneten Art zu schaffen, bei dem ein Niederdruck verwendet werden kann, der beträchtlich höher liegt als der atmosphärische Drucke

Die Schaltanlage gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß. der Vergleichsdruck größer ist als der atmosphärische Luftdruck und daß die Mittel ein auf den Druck im Niederdruckgehäuse ansprechendes Ventil aufweisen, das in einer ersten Stellung
den Einlaß des Kompressors mit dem Niederdruckgehäuse dann verbindet, wenn der Druck in diesem
Niederdruckgehäuse größer als der Vergleichsdruck ist, und in einer zweiten Stellung den Einlaß des Kompressors mit der atmosphärischen Luft dann verbindet, wenn der Druck in diesem Niederdruckgehäuse unter den Vergleichsdruck sinkt«,

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt» Es zeigen:

Fig_e 1 einen Axialschnitt durch einen Druckluftschalter gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen weiteren
Druckluftschalter gemäß der Erfindung,

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Die dargestellten Druckluftschalter weisen einen geschlossenen Kreislauf auf, wobei es selbstverständlich ist, daß die Erfindung bei jeder beliebigen elektrischen Anlage in anderer Weise verwendet werden kann, bei der zwei Drücke komprimierter Luft vorgesehen sind und die wegen des Entweichens von Luft eine intermittierende Zufuhr von mehr oder weniger feuchter Außenluft erfordert.

Gemäß Fig„ 1 weist ein Druckluftschalter zwei Schaltkammern 10,12 auf, die von einem hohlen Stützisolator 14 getragen werden, der mit seinem unteren Ende an einem als Niederdruckbehälter dienenden Gehäuse 16 befestigt ist, das in einem Bereich mit Erdpotential so angeordnet ist, daß das Innere des Stützisolators 14 mit dem Gehäuse 16 dicht verbunden iste Eine isolierende Leitung 18 im Innern des Isolators 14 verbindet die Bereiche hoher und niedriger Spannung miteinander und versorgt die Schaltkammern 10,12 mit Druckluft hohen Druckes_o Auf Grund der verwendeten Schalterart kann die durch die Leitung 18 beförderte Luft Hilfshochdruckbehälter, die sich im Bereich erhöhten Potentials befinden, oder direkt Blasvorrichtungen für Lichtbogen oder auch Blasvorrichtungen und Vorrichtungen zur pneumatischen Steuerung von nicht dargestellten Kontakten, die sich in den Kammern befinden, mit Hochdruckluft versorgen.

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Im Innern des Gehäuses 16 ist ein Kompressor 20 angeordnet, der durch eine Leitung 24, in die ein Trocknungsfilter 26 eingesetzt ist, einen Hochdruck-* behälter 28 versorgt, der sich ebenfalls im Innern des Gehäuses 16 befindet«, Die Leitung 18 ist mit dem Hochdruckbehälter 28 verbunden«,

Ein Überdruckventil oder Auslaßventil 30 das durch eine Druckfeder 32 in seiner Schließstellung gehalten wird, verschließt eine Auslaßöffnung 34 des Gehäuses 16 so, daß es sich bei einem bestimmten Überdruck im Innern des Gehäuses 16 automatisch öffnet und die Luft nach außen entweichen läßt, ohne daß dabei Luft in das Gehäuse 16 eindringt.

Eine Saug- oder Zuführungsleitung 35 des Kompressors 20 ist mit einem pneumatischen Relais oder einem Dreiwegeventil 36 verbunden, das einen Ventilteller 3 7 aufweist, der mit zwei festen Ventilsitzen 38 und 39 zusammenarbeitet, um wahlweise eine Verbindung einerseits zwischen der Zuführungsleitung 35 und dem Innern des Gehäuses 16 mittels eines Durchganges 42, wenn der Ventilteller 3 7 .gegen den Ventilsitz 39 gepreßt wird, und andererseits zwischen der^ Zuführungsleitung 35 und der Außenluft mittels eines mit einem Trocknungsfxlter 41

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versehenen Rohres 40 herzustellen, wenn der Ventilteller 3 7 gegen den Ventilsitz 38 gepreßt wird. Eine Druckfeder 43 bringt den Ventilteller 3 7 in diese zweite, linke Stellung, und ein Elektroventil 44, dessen Spule 45 von einer Stromquelle 46 mit Hilfe eines Druckkontaktes 47 erregt wird, der auf den Druck im Gehäuse 16 anspricht, ermöglicht es, die Hochdruckluft, die aus dem Hochdruckbehälter 28 kommt, durch eine Leitung 48 an eine Membran 49 heranzuführen, um den Ventilteller 3 7 in seine erste, rechte Stellung zu bringen, die die normale Betriebstellung ist«,

Schematisch dargestellte Auslaßventile 54,56 sind den Schaltkammern 10,12 zugeordnet, die in den Raum 58 münden, der mit dem Innern des Stützisolators 14 dicht verbunden ist_o Der Raum 58, der Stützisolator 14 und das Gehäuse 16 bilden ein Niederdruckgehäuse zur Auf— nähme der aus den Schaltkammern 10,12 durch die Auslaßventile 54 und 56 entweichenden Luft«, Das Gehäuse kann mit der Außenluft nur durch das Auslaßventil 30 verbunden werden,,

Der Druckluftschalter gemäß der Erfindung arbeitet folgendermaßen:

Am Anfang befindet sich der Ventilteller 3 7 unter Wirkung der Druckfeder 43 in seiner zweiten Stellung,

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nämlich in der in den Figuren dargestellten Ruhestellung«, Die Ingangsetzung des Kompressors 2O₉der in üblicher, nicht zur Erfindung gehörenden Weise gesteuert wird, bewirkt ein Unterdrucksetzen (z.B. von 15 Bar) des Hochdruckbehälters 28 und der Schaltkammern 10 und 12 durch die Leitung 18, wobei der Kompressor Luft durch die Zuführungsleitung 35 und das Rohr 40 aus der freien Atmosphäre ansaugt und die angesaugte Luft durch den Trocknungsfilter 41 getrocknet wird_o Sobald die erwünschte Druckhöhe erreicht ist, wird der Kompressor 20 still gesetzt«, Das aus dem Raum 58, dem Stützisolator 14 und dem Gehäuse 16 bestehende Niederdruckgehäuse wird ebenfalls unter Druck gesetzt, entweder unabhängig oder nach einer Betätigung der Auslaßventile 54 und 56_O Sobald der Druck in diesem Niederdruckgehäuse 58,14,16 einen vorbestimmten Wert (Vergleichsdruck) von etwa 4 Bar erreicht, wird der Druckkontakt 47 geschlossen und die Spule 45 des Elektroventils 44 erregt, das sich öffnet, so daß die Druckluft des Hochdruckbehälters 28 durch die Leitung 48 der Membran 49 zugeführt wird«, Der Ventilteller 3 7 verschiebt sich nun in seine erste Ruhestellung, und indem er sich gegen den Ventilsitz 39 legt, trennt er das Gehäuse 16 von der Außenluft ab und stellt eine Verbindung

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zwischen der Zuführungsleitung 35 und dem Innern des Gehäuses 16 her. Beim nachfolgenden Betrieb des Kompressors, insbesondere nach einem Öffnungsvorgang des Schalters mit sich hieraus ergebendem Druckabfall im Hochdruckbehälter 28 stellt der Kompressor den hohen Druck im Hochdruckbehälter 28 durch Luftentnahme aus dem Gehäuse 16 wieder her_e Der normalerweise, d.h_e bei normalem Betrieb des Schalters im Gehäuse 16 herrschende Druck ist sowohl zu gering, um das Auslaßventil 30 zu öffnen, als auch zu hoch, um den Druckkontakt 47 so zu öffnen, daß das Elektroventil 44 normal geöffnet und das Dreiwegeventil 36 in seiner in den Figuren nicht dargestellten rechten Stellung bleibt,,

Im Laufe eines Schaltvorganges des Schalters entweicht die in den Schaltkammern 10,12, befindliche Druckluft, die unter anderem auch zum Beblasen von Lichtbögen dient, durch die Auslaßventile 54,56, und sie wird vom Niederdruckgehäuse 58,16 aufgenommen, wobei sie eine normale, zur Öffnung des Auslaßventils 30 nicht ausreichende Druckerhöhung verursacht« Die an die Kammern 10,12 gelieferte Druckluft wird durch die Leitung 18 dem Hochdruckbehälter 28 entnommen und verursacht dort einen Druckabfall, der für die Ingangsetzung des

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Kompressors 20 genügt, der z_eB. von einem nicht dargesbellten Manostaten gesteuert werden kann«, Der Kompressor 20 saugt Luft aus dem Gehäuse 16 und füllt den Hochdruckbehälter 28 durch den Trocknungsfilter wieder auf,um darin den normalen Hochdruck, der das Ausschalten des Kompressors bewirkt, wieder herzustellen«, Es ist leicht ersichtlich, daß die Luft in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, wobei die entspannte Luft aus den Schaltkammern 10,12 entweicht, vom Kompressor 20 wieder aufgenommen wird und durch die Leitung 18 wieder in die Schaltkammern 10,12 zurückgeschickt wirde Bei jedem Zyklus durchläuft die Luft den Trocknungsfilter 26, der die Feuchtigkeit aufnimmt«,

Bei normalem Betrieb werden die Trocknungsmittel des Filters 26 nicht mehr benötigt, sobald die im Kreislauf eingeschlossene Luft vollkommen trocken ist«,

Entweicht aus dem geschlossenen Kreislauf Druckluft nach außen, dann verringert sich die im Kreislauf befindliche Luftmenge, und der daraus resultierende Druckabfall im Gehäuse 16 bewirkt die Öffnung des Druckkontaktes 47 sowie die Schließung des Eie^troventils 44, wodurch das Dreiwegeventil 36 in die in der Zeichnung dargestellte Lage gebracht wird. Beim nachfolgenden

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Betrieb des Kompressors 20 wird eine zum ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage notwendige Luftmenge vom Kompressor durch die Zuführungsleitung 35 und das Rohr 40 angesaugt und beim Durchlauf durch die Trocknungsfilter 41 und 26 getrocknete Die zu trocknende Luftmenge entspricht der entwichenen Luftmenge und läßt sich also in keiner Weise mit jenen Luftmengen vergleichen, die bei üblichen Schaltern verwendet werden, die die gesamte entspannte Luft nach außen entweichen lassen«,

Ein Entweichen einer größeren Luftmenge aus dem Hochdruck- in den Niederdruckkreislauf kann einen Überdruck im Gehäuse 16 und die Öffnung des als Sicherheitsventil · dienenden Auslaßventils 30 verursachen«, Dieses Entweichen trockener Luft hat dieselben Folgen wie das vorerwähnte unvorhergesehene Entweichen bei einer Verringerung der Luftmenge im geschlossenen Kreislauf, die durch die Betätigung des Kompressors 20 durch Luftzufuhr durch das Rohr 40 wieder ausgeglichen wird«, Ein geringfügiges Entweichen von Luft im Innern hat keinerlei Wirkung auf die Lufttrocknungsvorrichtungen, so daß die trockene Luft, die dem Hochdruckkreislauf entweicht, automatisch vom Gehäuse 16 aufgenommen wird und auf diese Weise im normalen Kreislauf ver-

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bleibte Die einzige Wirkung ist eine häufigere Betätigung des Kompressors.

DieFig_e· 2 zeigt einAn/ieres Ausführungsbeispiel, bei dem das Gehäuse 16 ^! z.B_o durch ein Gitter 62 frei mit der Außenluft verbunden ist, wobei ein Niederdruckbehälter 60 von diesem Gehäuse deutlich getrennt und im Abstande vom Hochdruckbehälter 28 angeordnet ist_e Das Innere des Stützisolators 14 ist durch eine Leitung 64 mit dem Niederdruckbehälter 60 verbunden, und der manometris-che Schalter 47 sowie das Auslaßventil 30 sind nun an diesen Behälter 60 angeschlossen, der durch eine Leitung 66, die dem Durchgang 42 gemäß Fig_e 1 entspricht, mit dem Dreiwegeventil 36 verbunden isto Das Rohr 40 mündet in das Innere des Gehäuses 16·, und die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist identisch mit der der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit Ausnahme der unterschiedlichen räumlichen Anordnung der verschiedenen Teile_o

In den vorstehenden Ausführungen muß der Ausdruck "Vergleichsdruck" im weiteren Sinne des Wortes verstanden werden. Es handelt sich in Wirklichkeit um folgenden Unterschied:

Die Schaltdrücke des Schalters 47 sind nicht streng identisch für einen Abfall und einen Anstiegäes Niederdruckes des Niederdruckbehälters 16 oder 60.

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Claims

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Patentansprüche :

Cn atmosphärischer Luft angeordnete Schaltanlage mit einem mit Hochdruckluft gefüllten Behälter, mit einem mit Niederdruckluft gefüllten Gehäuse, mit einem Kompressor, um Luft aus dem Niederdruckgehäuse zu entnehmen und sie in dem Hochdruckbehälter zu verdichten, mit einer in die Kompressorleitung einge- ™ setzten Lufttrocknungsvorrichtung und mit Mitteln zum Zuführen atmosphärischer Luft zum Kompressor, wenn der Druck im Niederdruckgehäuse unter einen bestimmten Vergleichsdruck sinkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsdruck größer ist als der atmosphärische Luftdruck und daß die Mittel ein auf den Druck im Niederdruckgehäuse ansprechendes Ventil aufweisen, das in einer ersten Stellung den Einlaß des Kompressors mit dem Niederdruckgehäuse dann verbindet, wenn der Λ Druck in diesem Niederdruckgehäuse größer als der Vergleichsdruck ist, und in einer zweiten Stellung den Einlaß des Kompressors mit der atmosphärischen Luft dann verbindet, wenn der Druck in diesem Niederdruckgehäuse unter den Vergleichsdruck sinkt«,
2. Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet, daß das Niederdruckgehäuse mit einem Auslaßventil versehen.ist, das auf den Druck in diesem Niederdruck-

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gehäuse anspricht, um es mit der Außenluft dann in Verbindung zu setzen, wenn der Druck darin einen vorbestimmten Druck überschreitet, der höher ist als der Vergleichsdrucke

3_e Schaltanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsdruck niedriger und der vorbestimmte Druck höher ist als die Drücke, die bei normalem Betrieb der Schaltanlage im Niederdruckgehäuse herrschen»

4_O Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Dreiwegeventil ist, das mit elastischen Rückstellmitteln, die es in die zweite Stellung bringen, versehen ist.

5„ Schaltanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil pneumatische Mittel aufweist, die von einem Elektroventil gesteuert werden, um es in die erste Stellung zu bringen,,

6s, Schaltanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroventil von einem Schalter gesteuert wird, der auf den Druck im Niederdruckgehäuse anspricht«,

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