DE2246451A1 - Druckgasschalter - Google Patents

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden japanischen Anmeldung T 46-80322 vom 12.10.1971 beansprucht,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter mit einem feststehenden und einem beweglichen Schaltstück und mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, die mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelt ist und eine der Trennstrecke zugeordnet© Düsenanordnung im Verlauf der Ausschaltbewegung mit Druckgas speiste

Is sind Drucfc'gasschalt^r" bekannt₀ bei denen dar Lichtbogen beim Ausschalten gleichzeitig .mit dem· Trennen der Schalt«=· stücke mit einem Druckgas "beblasen iw.a dadurch gelöscht, wird«, Als Löschmittel,wird dabei häufig Schwefelhexafluoridgas verwendet, das gute Isolations- und" Löscheigenschaften b©~ ." sitzt. Auch bei Blaskolbenschaltern- können die Löscheigen= schäften des Schwefelhexafluoridgases ausgenutzt-werden«

Bei Blaskolbenschaltern sind jedoch verschiedene Bedingungen zu beachten. In Blaskolbenschaltern wird das Gas dureib. die aus Kolben toad Zylinder bestehende-Blaseinrichtung komprimiert und durch eine Düse an die. Lichtbogensteile geblas@a₀' Das Schaltvermögen des Blaskolbenschalters hängt dabei sielrb nur vom Gasdruck" an der Düsenöfföung.j, sondern aueh vqss dfer geo- ■ metrischen Gestalt, der Düse in dar Nähe ü®r Licht&ogenstell© ab. Je größer das Gasdruckgefälle an der Düs© ist_s. desto begaser ist die Löschxfirkung^ Durch ©in© BrhQhvng das, Gasdruckes kann man eine entsprechend höhere Schaltleistun Es muß jedoch vermiede» werden₉ daß- das

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unter einem zu hohen Druck verwendet wird, da die Verflüssigungstemperatur des Schwefelhexafluoridgases bekanntlich mit steigendem Druck steigt, was unerwünscht ist.

Aus Konstruktionsgründen muß beim Blaskolbenschalter außerdem berücksichtigt werden, daß das Löschgas über eine zur Löschung ausreichende Zeitdauer strömen kann. Zu diesem Zweck muß ein entsprechend ausgelegter Betätigungsmechanismus vorgesehen werden, der eine große Betätigungskraft erfordert.

Bei den bisher bekannten Blaskolbenschaltern sind, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, in einer aus einem Isolierstoff bestehenden Druckgaskammer 13 ein bewegliches Schaltstück 1¹ und ein feststehendes Schaltstück-15 gegenüber-. liegend angeordnet. Das bewegliche Schaltstück 1^f bat an seinem freien Ende eine Düse 5, hinter der ein Vorkompressionsraum 9 angeordnet ist. An der Innenwand des Vorkompressionsraumes 9 gleitet die Umfangsfläche des hinteren Düsenendes. In der Einschaltstellung umfaßt die Düse 5, wie in Fig. 1 gezeigt ist, die Kontaktfläche zwischen dem feststehenden Schaltstück 15 und dem beweglichen Schaltstück 1¹, wobei zwischen der Druckgaskammer 13 und dem Vorkompressionsraum 9 ein Gasströmungsweg durch einen zwischen der Düsenspitze und dem feststehenden Schaltstück 15 vorhandenen Ringspalt und den Düsenkanal 6 gebildet ist, so daß der Druck ausgeglichen wird.

Beim Ausschalten wird die Düse 5, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in den Vorkompressionsraum 9 schnell zurückgezogen, so daß das im Raum 9 vorhandene Gas komprimiert wird. Dieses komprimierte Gas wird durch den Düsenkanal 6 von der Düsenöffnung an die Lichtbogenstelle geblasen, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird.

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Die unterschiedlichen Konstruktionen eines Blaskolbenschalters haben ein allen Schaltern gemeinsames Konstruktionsprinzip, bei dem ein komprimiertes Gas von einer Düsenöffnung aus in eine Druckgaskammer eingeblasen wird.

Bei den bekannten Ausführungsformen kann, obwohl das Gas komprimiert wird, mit einer großen Druckdifferenz nicht gerechnet werden, da das Gas in die Kammer 13, die unter Hochdruck steht, hineinfließt. Zur Erzielung einer großen Druckdifferenz müßte man den Gleithub der Düse 5 am Vorkompressionsraum 9 verlängern oder den Gasdruck selbst erhöhen. Eine Verlängerung des Gleithubes der Düse 5 bedeutet aber eine Vergrößerung des Antriebsmechanismus, während eine Erhöhung des Gasdruckes ein funktionell schwieriges Problem bereitet, weil die Verflüssigungstemperatur ues Gases, wie bereits erwähnt, mit steigendem Druck steigt. Deshalb können häufig die grundsätzlichen Vorteile derartiger Schalter nicht voll verwirklicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Schwierigkeiten zu beseitigen. Diese Aufgabe wird bei einem Druckgasschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blaseinrichtung einen Druckraum und. einen Saugraum aufweist, die im Verlauf der Ausschaltbewegung über einen die Trennstrecke enthaltenden Strömungsweg miteinander verbunden sind,- Durch Anwendung der Erfindung kann eine zum Löschen des Lichtbogens ausreichende Gasbeblasung erfolgen, und zwar mit der gleichen Wirkung, wie sie sich bei bekannten Blaskolbenschaltern durch eine Erhöhung des Gasdruckes ergeben würde.

Mit Vorteil ist der Strömungsweg beim Druckgasschalter nach der Erfindung durch die mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelte Düsenanordnung gesteuert.

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Bei einer vorteilhaften AusfÜhrungsform des Druckgasschalters nach der Erfindung ist der Zylinder der Blaseinrichtung feststehend angeordnet. Er weist dabei zwei mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelte Kolben auf, die mit einem zwischenliegenden, feststehenden Zylinderboden den Druck- und Saugraum begrenzen. Der Saugraum kann bei dieser Ausführungsform mit dem Inneren des hohl ausgebildeten beweglichen Schaltstückes verbunden sein, während der Druckraum eine dem freien Ende des beweglichen Schaltstückes zugeordnete Düse speist, die auf dem feststehenden Schaltstück zumindest bis zur galvanischen Kontakttrennung gleitet.

Anhand der Figuren 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Druckgasschalters nach der Erfindung näher erläutert. Die Figur 3 zeigt einen Teil des Schalters schematisch im Schnitt in der Einschaltstellung, während die Figur 4 in einer der Figur 3 entsprechenden Darstellung den Schalter in der Ausschaltstellung zeigt.

In der aus einem Isolierstoff bestehenden Schaltkammer 13 steht einem feststehenden Schaltstück 15 ein bewegliches Schaltstück gegenüber, das aus einem massiven Leiterstab 1, einer mit dem freien Ende dieses Leiterstabes befestigten Kolbenplatte 2, einem darüber hinauslaufenden Rohrleiter 3 und einem an dem freien Ende dieses Rohrleiters angebrachten Kontaktstück 4 besteht. Am freien Ende des Rohrleiters 3 ist ein Düsenkörper 5% 5" derart befestigt, daß er das Kontaktstück 4 umfaßt. Hinter der Düse 5 ist ein rohrförmlger Kompressionsraum 9 (Zylinder) vorgesehen, der mit einer Anschlußschiene 16 für das bewegliche Schaltstück verbunden ist. Dieser rohrförmige Vorkorapressionsraum 9 hat an seiner der Anschlußschiene zugewandten Seite eine die Rohrwand durchsetzende Öffnung. Im Raum 9 ist ferner eine Zwischenwand 10 angeordnet, durch die ein Saugraum P,_Q und ein Druckraum P^₀ getrennt sind. Im Raum 9 kann der Rohrleiter 3 hin-*· und hergehend bev/egt werden.

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Die dem Leiterstab 1 zugewandte Fläche der Kolbenplatte 2 wird von einer Feder 11 belastet, die sich an einer die Schaltkammer13 begrenzenden Platte 16 abstützt. Die ümfangsfläche der Kolbenplatte 2 sowie die Umfängsfläche des hinteren Düsenendes gleitet an der Innenwand des Vorkompressionsraumes 9. ' "

Zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Saugraum Pjq und dem Druckraum PpQ ist in der Zwischenwand IQ eine kleine Öffnung vorgesehen, die mit einem die Strömung, vom, Druckraum in den Saugraum sperrenden Rückschlagventil 17 verschließbar ist. Das Rohr 3 hat an seinem der Kolbenplatte 2 zugewandten Ende eine Öffnung 7, durch die der Innenraum 8 des Rohres 3 mit dem Saugraum P™ in Verbindung steht. ■ '- _..

Beim Ausschalten hebt sich das am fieLen Ende des Rohre» 3 befestigte Schaltstück 4 von dem freien Ende des feststehen-' den Schaltstückes 15 ab, so daß der Saugraum E™, durch den Düsenkanal 6 und den Innenraum 8 des Rohres -3 über die Öffnung 7 mit dem Druckraum Pg₀ in Verbindung- gelangt. *

In der Einschaltstellung steht das Kontaktstück 4 mit dem feststehenden Schaltstück 15 in Kontakt, wobei, der^ Saugraum P™ verschlossen ist. Wenn der Ausschaltbefehl am Antrieb A gegeben wird, so bewegt sich das bewegliche Schaltstück 4 im Sinne einer Kontakttrennung, wodurch das Ende des beweglichen Schaltstückes und damit das Kontaktstück 4 von dem Ende des feststehenden Schaltstückes 15 abgehoben wird.

Gleichzeitig wird die Düse 5 in den Vorkompressionsraum. 9 gleitend zurückgezogen. Auch die mit dem Rohr 3 verbundene Kolbenplatte 2 gleitet an der verlängerten Wand des Raumes 9 an der Zwischenwand 10. Der Druck des Druckraumes P₂₀ wl^rd. hierdurch erhöht, während der Druck des Säugraumes P^₀ durch Ausdehnung verringert wird. Die Düsenspitze 5^f hebt von dem

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freien Ende des feststehenden Schaltstückes 15 ab, so daß das im Druckraum P₂₀ befindliche Gas, dessen Druck vor der Trennung der Düsenspitze 5¹ vom freien Ende des festen Kontaktes 15 erhöht worden ist, nun rasch durch den Düsenkanal 6 zur Lichtbogenstelle und dann durch den Innenraum des Rohres 3 und die Öffnung 7 in den unter einem verminderten Druck befindlichen Saugraum Ρ™ fließt; während des Gasflusses erfolgt die Lichtbogenlöschung, Die Spitze, des DUsenkörpers 5" ist in der Ausschaltdtellung von dem Ende des feststehenden Schaltstückes 15 getrennt. Die Drücke in den beiden Räumen P₉Q und P^₀ werden ausgeglichen; ferner erhält der Saugraum Ρ·™ den gleichen Druck wie die Druckgaskammer P^· Damit wird der Ausschaltvorgang beendet.

Der Einschaltvorgang läuft in der umgekehrten Weise, Der Saugraum P^₀ wird dabei verkleinert, so daß eine Gegenkraft gegen die Einschaltkraft erzeugt wird. Der Druckraura PpQ wird vergrößert. Es ergibt sich ein Druckausgleich über das Rückschlagventil 17, durch das Gas aus dem Saugraum Ρ« in den Druckraum P₂₀ gelangt. Dadurch ergibt sich e^ne Minderung der Gegenkraft, wobei die JColbenplatte Z durch die Feder als Hilfskraft belastet wird» so daß eine weitere Kraft gegen die Einschaltbewegung nicht entsteht. Das freie Ende des feststehenden Schaltstückes 15 gelangt nun zur elektrischen Kontaktgabe mit dem Schaltstück 4 des beweglichen Schaltstückes in Eingriff. Der Saugraum P*q und der Druckraum P₂₀ sowie die Kammer P₁₀ werden verschlossen. Der Einschaltvorgang wird damit beendet.

Bei den bekannten Schaltern strömte beim Ausschalten das komprimierte Gas des Vorkompressionsraumes nur in die Kammer hinein. Die dabei entstehende Druckdifferenz war daher, wenn die einzelnen Drücke mit P^q» P20 ^oder P30 k®²©*⁰**¹*⁶* werden, P₂₀ - Ρ™ · Obwohl bei der Erfindung der Druck des in einem dem bekannten Vorkompressionsraum entsprechenden Raum

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befindlichen komprimierten Gases nicht erhöht ist, wird dieses Gas jedoch in dem Saugraum angesaugt, der unter einem geminderten Druck von p>j₀ - P-zq steht. Die Druckdifferenz wird daher bei der Erfindung vergrößert und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird gegenüber den bisher bekannten Ausführungsformen vorteilhaft erhöht» Damit wird eine erhöhte Löschwirkung und daher auch eine vergrößerte Schaltleistung erzielt. Die Steigerung der Schaltleistung wird erreicht, ohne den Vorkompressionsraum zur Vergrößerung des Gleithubes (Kompressionshubes) der Düse zu vergrößern oder die Betätigungsenergie zu verstärken oder auch den Druck in der Kammer zu erhöhen. Ferner kann eine Verkleinerung der Schalterbauform sowie eine Kostenminderung bei gleicher Schaltleistung erzielt werden, da die gleiche Verdichtung mit kleinerem Kompressionshub erreicht werden kann.

Die Figur 4 z'eigt eine Schalterstellung während der Lichtbogenbeblasung. Diese Phase der Lichtbogenbeblasung wird bestimmt durch die für das sichere Lichtbogenlöschen erforderliche Dauer, die sich aus der Zeit zwischen Kontakttrennung und der Lichtbogenlöschung ergibt* :

5 Patentansprüche
4 Figuren

■■-■=; ■-■■■■■ - - ■,■'""·■■■■ ■-*"--■ -8-

li.O SB 167(37 3B

Claims (5)

1. VPA 71/8394 - 8 - ■

   Patentansprüche

   1 ./Druckgasschalter mit einem feststehenden und einem beweglichen Schaltstück und mit einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Blaseinrichtung, die mit dem beweglichen Schaltstück gekoppelt ist und eine der Trennstrecke zugeordnete Düsenanordnung im Verlauf der Ausschaltbewegung mit Druckgas speist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaseinrichtung einen Druckraum (P20) ^una- ^einen Saugraum (P^q) aufweist, die im Verlauf der Ausschaltbewegung über einen die Trennstrecke enthaltenden Strömungsweg miteinander verbunden eind.
2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg durch die mit dem beweglichen Schaltstück (3, 4) gekoppelte Düsenanordnung (5) gesteuert ist.
3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder der Blaseinrichtung feststehend angeordnet 1st und zwei mit dem beweglichen Schaltstück (3t 4) gekoppelte Kolben (2, 5) aufweist, die mit einem zwißchenliegenden, feststehenden Zylinderboden (10) den Druck- und Saugraum begrenzen.
4. 4. Druckgasschalter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (P^n) mit dem Inneren des hohl ausgebildeten beweglichen Schaltstückes (3) verbunden ist.
5. 5. Druckgasschalter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum eine dem freien Ende des beweglichen Schaltstückes (4) zugeordnete Düse (5) speist, die auf dem feststehenden Schaltstück (15) bis zur galvanischen Kontakttrennung gleitet.

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   L e e r s e i t e