DE2327649A1 - Selbstblasender elektrischer druckgasleistungsschalter mit verbessertem antrieb - Google Patents

Description

PATE ¹VT VJS WiT₁TB

DB.ITfG. H. KFEGENDANK · dipl.-iito. H.HAXJCK - dipi,.-phys. W.SCHMITZ DIPX.-IITO. Ε* GRAALFS · dipi..ing. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN 23276Λ9

ZIrSTEJLJLUNGSA]VSCHBIFT: HAMBURG 30 · WETTER WAII 41

XEI. 80 74 28 TTKTD 30 4115

TElEGH. NBQEDAPATENT HAMIITJHO

MAGRINI - Fabbriche Riunite müivcheiv ₁₅ - mozartstr. ₂₃

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M. S, M. b.p.A.

9, Via Eilippo Juyara Hamburg, den 28. Mai 1973

Mailand/Italien

Selbstblasender elektrischer Druckgasleistungsschalter mit verbessertem Antrieb

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstblasenden elektrischen Druckgasleistungsschalter mit gegenüber bekannten Druckgasleistungsschaltern verbessertem pneumatischem Antrieb oder Steuermechanismus zur Betätigung der Kontakte. Dieser Antrieb ist anscheinend besonders zur speziellen Anwendung bei Druckgasschaltern geeignet.

Es ist bekannt, daß die meisten elektrischen Leistungsschalter mit durch Druckgas oder Öl arbeitenden Antrieben betätigt werden, durch die das Schließen der stromführenden Schaltelemente bewirkt wird, und wodurch auch die Belastung bzw«, Spannung der die Öffnung bewirkenden Federn erfolgt, während der Schließvorgang stattfindet. Es wird dabei das Schließen dieser Leistungsschalter von dem (pneumatisch oder ö!dynamisch

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arbeitenden) Antrieb vorgenommen, während das Öffnen mittels der vorgeapannten Federn erfolgt.

. Der Arbeitszyklus der Schalter dieser Art ist folgender; Die die Öffnung bewirkenden Federn sind bei offenstehenden Schaltelementen unbelastet 5 die die Öffnung bewirkenden Federn werden während des Schließvorgangs der Schaltelemente progressiv belastet; die die Öffnung bewirkenden Federn sind bei geschlossenem Schalter voll belastet;

wenn der Impuls für das Öffnen des Schalters gegeben wird, läßt ,die Belastung der Federn progressiv mit geeigneter Geschwindigkeit so nach, daß dadurch die für das Öffnen erforderliche Bewegung der Kontakte bewirkt wird.

Der zuvor beschriebene Zyklus ist sicherlich der bestmögliche für die bekannten ölarmen Leistungsschalter. Die Leistung des Steuermechanismus ist unter diesen Bedingungen die bestmögliche, weil die maximale Leistung von dem Steuermechanismus des ölarmen Leistungsschalters etwa zu Ende des Schließvorgangs aufgebracht werden muß, wenn der beim Schließen sich bildende Lichtbogen entsteht, dh» exakt dann, wenn dieser Antrieb sich in einer Position befindet, in der er sein Leistungsmaximum abgibt.

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Die zuvor gegebenen Ausführungen lassen sich leicht anhand eines üblichen Diagramms, in dem Leistungskurven für jede dieser aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge, die von dem Schalter ausgeführt werden, veranschaulicht sind, und die demzufolge den verschiedenen Betriebs- ·, Positionen entsprechen, die der bewegliche Kontakt während seiner Bewegung über einen vollständigen Zyklus von der offenen zu der geschlossenen Stellung des Schalters bei Kurzschluß einnimmt.

Ein solches Diagramm zeigt insgesamt; Die Kurve der Widerstandskraft gegen die Bewegung des beweglichen Kontaktes} die Kurve der für die Belastung der zum Öffnen erforderlichen Federn notwendigen Kraftj die Kurve der Leistung, die der Antrieb des Schalters zur Durchführung des Zyklus, der ausgeführt werden muß, aufzubringen hat (offensichtlich hat diese Kurve, je nach dem Antriebstyp, bei dem es sich um einen solchen mit nicht-einstellbarer oder mit einstellbarer Leistung handeln kann, einen unterschiedlichen Trend). ¥enn man den Wert der maximalen Leistung, den ein vorgese-hener Antrieb abzugeben in der Lage sein muß, bestimmen will, ist es ersichtlich erforderlich, die maximale Kraft sicherzustellen, die der Antrieb zu gewinnen hats Diesen Wert erhält man dadurch, daß man die Ordinaten der

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Kurven der Widerstandskraft des beweglichen Kontaktes gegen die Bewegung und die Ordinaten der für das Belasten der Öffnungsfedern nötigen Kraft addiert, und diese Additionswerte müssen in demjenigen Stadium des Arbeitszyklus ermittelt werden, bei dem die Summe dieser ¥erte ihr Maximum erreicht.

Der Antrieb des Schalters muß demzufolge ein solcher sein, mit dem sich die ¥iderstandskraft des beweglichen Kontaktes gegen die Bewegung überwinden läßt und der in der Lage ist, die Sperr- und Auslösungs-Federn mit der Energie zu beaufschlagen, die erforderlich ist, um den Öffnungsvorgang zu bewirken.

Demzufolge muß der Antrieb in der Lage sein, während des gesamten Arbeitszyklus eine höhere Leistung abzugeben als die Summe dieser beiden Leistungen,,

Ein Diagramm, wie es zuvor beschrieben wurde, läßt erkennen, daß die höchstmögliche Abgabe eines so eingerichteten Antriebs die höchstmögliche für den Typus der ölarmen Leistungsschalter ist, da dabei ersichtlich ist, daß die Leistung des Antriebs etwas oberhalb der insgesamt für die Betätigung des beweglichen Kontaktes und für' die Belastung der Federn erforderlichen Höchstleistung liegen muß, und zwar sowohl dann, wenn

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es sich um nicht-einstellbare Antriebe oder auch um in ihrer Leistung einstellbare Antriebe (beispielsweise pneumatisch betriebene Antriebe) handelt.

Beispielsweise kann man Differenzen von etwa 5 kgm feststellen bei den beiden Typen (nicht-einstellbare und in ihrer Leistung einstellbare) von Antrieben auf der Ordinate in der Position, in der maximale Leistung erwünscht ist, d.i. die Stellung, in der der bewegliche und der festsitzende Kontakt in Berührung miteinander kommen und dementsprechend das Schließen des Leistungsschalters erfolgt.

Im Gegensatz dazu ist ein Zyklus entsprechend"dem zuvor bereits beschriebenen nicht geeignet für Druckgasleistungsschalter. Bei dieser Art der Schalter benötigt man einen Antrieb, der in der Lage ist, seine maximale Kraftabgabe etwa zum Ende des Öffnungsvorgangs hin zu bringen, ganz im Gegensatz zu der Arbeitsweise der anderen Typen von Leistungsschaltern, in denen die maximale Leistung - wie bereits dargelegt - etwa zum Ende des Schließvorgangs abgegeben werden muß_o Dies ergibt sich daraus, daß der Vorlichtbogen, der bei Druckgasleistungschaltern während des Schließens entsteht, bei Kurzschluß den mechanischen Widerstand nicht erhöht, sondern im Gegenteil den SchließVorgang der Kontakte begünstigt»

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Wenn man ein Diagramm ähnlich dem zuvor beschriebenen aufzeichnet, dann erkennt man daraus deutlich, daß - im Gegensatz zu den ölarmen Leistungsschaltern - die für Druckgasleistungsschalter erforderliche Kraft in der lichtbogenbildenden Schlißzone abnimmt, während die maximale Widerstandskraft auftreten muß in dem Moment, in dem der voll ausgebildete Lichtbogen gelöscht werden muß, nämlich dann, wenn die Kontakte sich in einer Stellung sehr nahe der Endstellung, in der die "offen¹¹-Position des Schalters realisiert ist, befinden. Demzufolge ist es erforderlich, daß die zum Öffnen dienenden Federn eine sehr viel größere Vorspannung bzw. Belastung aufweisen (d.h. sie müssen eine viel höhere Energiemenge speichern) als diejenigen Federn, die für ölarme Leistungsschalter erforderlich sind.

Da die Leistung des Antriebs (im Fall einer Steuerung mit nicht einstellbarer Leistung) etwas höher liegen muß als die maximale Leistung, die erforderlich ist, um den beweglichen Kontakt zu betätigen und die Federn zu belasten, muß diese Leistung - im Gegenteil - sehr viel höher liegen, wenn pneumatisch betätigte Antriebe eingesetzt werden, bei denen das Leistungsmaximum lediglich zum Endfe des Vorgangs entwickelt werden kann (die Kurve der Kraft des Antriebs muß während des gesamten Ablaufs des Betätigungsvorgangs oberhalb der Summe der Kurven der Widerstandskraft gegen

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die Bewegung des beweglichen Kontaktes und der Kaft für die Belastung der das Öffnen bewirkenden Federn verbleiben» Dies gilt auch für die anfängliche Position in dem Diagramm - offener Leistungsschalter -, bei der diese Kurve schon einen solchen ¥ert aufweisen muß, daß' darin ein höherer Endwert in dem Diagramm bei der mittleren Position - geschlossener Leistungsschalter eingeschlossen ist.

Markante Differenzen - beispielsweise um 5° kgm - können xtnter diesen Umständen zwischen den beiden Typen der Antriebe auf der Ordinate an dieser mittleren. Position in dem Diagramm festgestellt werden, d.h. bei geschlossenem Leistungsschalter. Man kann sagen, daß, während für einen Antrieb mit nicht-einstellbarer Leistung eine etwas höher als die maximal für die Betätigung erforderliche Leistung zur Verfügung stehen muß, bei einem Antrieb mit einstellbarer Leistung - beispielsweise einem pneumatisch betätigten Antrieb - eine sehr viel höhere Leistung vorgesehen muß (Differenzen von bis zu etwa 50 kgm, d.h. zehnmal größere Differenzen als diejenigen, die man bei ölarmen Leistungsschaltern feststellt, können beobachtet werden).

Demzufolge muß für einen gleichen Arbeitszyklus, wie er oben beschrieben worden ist, der pneumatisch betätigte

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Antrieb eines selbstblasenden Druckgasschalters eine weit höhere Leistung abzügeben in der Lage sein, was, wie ohne weiteres verständlich, nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und einen selbstblasenden Druckgasschalter mit verbessertem Antrieb zu schaffen, mit dem es möglich ist, den beweglichen Kontakt mit einem Minimum an Energieverlust zu betätigen und der einen höheren Wirkungsgrad verglichen mit den Antrieben der gebräuchlichen Typen ermöglicht·

Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines selbstblasenden Druckgasleistungsschalters der eingangs beschriebenen Art mit verbessertem pneumatischem Antrieb zur Betätigung der Kontakte, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der pneumatische Antrieb mit einer kinematischen Anordnung zusammenwirkend angeordnet ist, die besteht aus einem Gestänge, das mit einem in einem Zylinder beweglichen Druckkolben zum Belasten während des Öffnungsvorgangs des festen und des beweglichen Kontaktes sowie mit einem Federelement zum Verschließen dieser Kontakte und zum Sperren des Antriebes während des Öffnungsvorgangs verbunden ist, wobei das kinetische Gestänge zwischen einerseits dem Druckkolben in dem Zylinder, andererseits dem beweglichen Kontakt sowie

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außerdem dem Federelement angeordnet ist und aus zwei Verbindungsstangen sowie zwei Armen besteht, die untereinander so verbunden sind, daß sie sukzessive in wenigstens zwei verschiedene Ruhelagen verschiebbar sind, die an zu einem mittleren Totpunkt entgegengesetzten Seiten gelegen sind und zwei verschiedenen Schaltkonditionen, dem "offenen" und dem "geschlossenen" Schalter entsprechen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalters besteht darin, daß seine Abschaltleistung erheblich höher ist als diejenige eines vergleichbaren Schalters bekannter Konstruktion, wobei in Rechnung gestellt ist, daß die Abschaltleistung von Druckgasschaltern nicht nur von den Eigenschaften der Schaltkammer abhängt, sondern auch eine Funktion der Leistung des Antriebs (mechanischer oder pneumatischer Leistung) ist.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschal ters besteht darin, daß die bei den bekannten Anordnungen vorhandenen mechanischen Verriegelungseinrichtungen, die zur Sperrung der Federn (die die Betätigung der Schaltkontakte und speziell das Öffnen dieser Kontakte gemäß bekannter Konstruktion steuern) benutzt werden, entfallen, denn solche Sperreinrichtungen stellen stets empfindliche Teile des Getriebes dar, weil sie verschleißanfällig sind und demzufolge eine ständige Überwachung erfordern.

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Dieses und sonstiges, das der Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung entnehmen kann, bildet einen ersichtlichen Fortschritt des erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalters mit verbessertem pneumatischem Antrieb, bei dem der Antrieb mit einer kinematischen Anordnung ausgerüstet ist, das dazu dient - während des Öffnungsvorgangs der Kontakte - die Feder zu belasten, die die Aufgabe hat, die Kontakte wieder zu schließen. Diese kinematische Anordnung dient außerdem dazu, den Antrieb nach beendetem Öffnungsvorgang zu sperren, und infolgedessen wird die kinematische Anordnung auch betätigt - in Kombination mit dem Antrieb wenn der Antrieb und auch die die Federn betätigenden Einrichtungen gespert bzw. freigegeben werden. Diese Betätigungen werden im wesentlichen dadurch vorgenommen, daß man die kinematische Anordnung über eine mittlere Totpunktlage in zwei Endruhe-Positionen führt.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird der erfindungsgemäße Druckgasschalter nachstehend beispielsweise noch näher erläutert. Es zeigen:

Figo 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druekgasleistungsschalters, schematisch,

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Fig. 2 schematisch einen Längs schnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalter in der geschlossenen Position,

und

Fig. 3 die Ausführungsform gemäß Fig. 2, jedoch in offener Position.

In den Figuren sind gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

•Der in den Figuren veranschaulichte erfindungsgemäße DruckgasIeistungssehalter mit dem erfindungsgemäß verbesserten Antrieb zeichnet sich dadurch aus, daß der Öffnungsvorgang pneumatisch gesteuert und - während des Öffnungsvorgangs - die Schließfedern gespannt bzw. belastet werden. Dieser erfindungsgemäß verbesserte Antrieb enthält zwei Arme 1 und 1', die wechselweise fest und in einem Winkel von weniger als 180 zueinander in einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie einen L-förmigen Teil bilden. Diese Arme sind drehbar an einem festsitzenden Stift 2 angelenkt, der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Antriebs plaziert ist. Es sind zwei ■Verbindungsstangen 3 und h vorhanden, deren erste, 3t mit dem Arm 1 und über einen Drehzapfen 5 ^mi* einem Stab 6 verbunden ist, der einen beweglichen Kontakt 13 des

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Leistungschalters (der fest mit der Schaltkammer 11 verbunden ist) verschiebt, und deren zweite, h_t fest verbunden ist mit einem Kolben 7» der beweglich in einem Zylinder sitzt, der seinerseits um einen stationären Stift 9» der mit dem Zylinder 8 in Verbindung steht, schwingt. Es ist weiterhin eine (nicht gezeigte) Vorrichtung vorhanden, über die der Zylinder 8 mit Druckluft beaufschlagt wird, so daß besagter Kolben 7 in bekannter Weise nach dem Prinzip der Doppelwirkung· arbeitet, da der Zylinder 8 zwei Öffnungen 15 und 16 aufweist» Schließlich ist noch eine Vorspann- bzw. Belast-Einrichtung 10 vorgesehen, die dazu dient, während des Öffnungsvorgangs der Kontakte eine Feder 17 zu spannen, durch die das Schließen der Kontakte bewirkt wird_o

Die Stifte 2, 9 und der Drehzapfen 5 weisen parallel zueinander gelegene Achsen auf, die in Linie längs der Bewegungsrichtung des Steuermechanismus gelegen sind, genauer längs der Bewegungsrichtung des Stabes 6. Darüberhinaus sind sie senkrecht zu dieser Bewegungsrichtung angeordnet und, wie bereits gesagt, ist, während die beiden Stifte 2 und 9 stationär sind, der Drehzapfen 5 längs dieser Richtung verschiebbar.

Die beiden Arme 1 und 1' bewirken durch ihre Drehbewegung, die von dem Kolben 7 gesteuert wird, daß die Verbindungsstange 3 über einen Totpunkt 21 - der auf der Verbindungslinie

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zwischen den beiden Stiften 2 und 9 sowie dem Drehzapfen 5 gelegen ist - hinausgeht in eine Stellung, in der der Antrieb gesperrt ist und sich die oben beschriebene Federanordnung 17 in der gewünschten Stellung befindet.

Speziell beim ÖffnuiigsVorgang macht diese kinematische Anordnung die bekannten mechanischen Stellglieder, die die Aufgabe haben,' den Antrieb während der Endstufe des ÖffnungsVorgangs zu sperren, überflüssig, was deswegen besonders vorteilhaft ist, weil solche Einrichtungen starkem Verschleiß unterliegen und demzufolge einen aufwendigen Service erfordern, die die garantierbare Lebensdauer der Betriebseinrichtung vermindern und - unter der Voraussetzung, daß alle anderen Teile,■aus denen der Antrieb besteht, gleich betriebssicher sind, sehr viel häufiger Überprüfungen und Instandhaltungsarbeiten erforderlich werden..

Die axiale Translationsbewegung des Stabes'6 wird über den Schwenkhebel 18 (Hebel 1. Klasse) auf den beweglichen Kontakt- T3 übertragen, was den Vorteil hat, daß die übertragene Kraft verstärkt wird.

In Fig, 1 ist der Antrieb bei geschlossener Position veranschaulicht. Man erkennt, daß man - wenn das Öffnen vorgenommen werden soll - lediglich Luft durch den

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Einlaß I5 des Zylinders 8 einzulassen und auf den Kolben zur Einwirkung zu bringen braucht. Der Kolben 7 und die damit fest verbundene Verbindungsstange 4 werden nach oben gedrückt und bewirken - infolge der Drehbewegung■der Arme 1' und 1 im Uhrzeigersinn -, daß der Arm 1 und die Verbindungsstange 3 aus ihrer Endruhestellung 24 (die der Lage bei geschlossenem Schalter entspricht) entfernt werden, und die Verbindungsstange 3 wird (ebenso wie der Stab 6) nach oben geschoben, bis sie über den Totpunkt 21, der (wie bereits gesagt) auf der Linie X-X gelegen ist, hinausgekommen ist. Dabei wird die Vorspann-Einrichtung 10 (beispielsweise die aus zwei Armen zusammengesetzte L-förmige Einrichtung) gegen den Uhrzeigersinn gedreht und damit Vorspannung auf die Schließfeder 17 aufgebracht (dadurch, daß man die Feder gegen den festen Anschlag 22 drückt). Die Feder erreicht ihre maximale Vorspannung, wenn die Verbindungsstange sich in ihrem Totpunkt 21 befindet.

Da der Kolben 7 weiter angehoben und die Arme 1^f und 1 rotiert werden (der Arm 1 geht über diesen Totpunkt 21 hinaus, bis er an einer festen Endruhestellung ankommt, die als "Endruhestellung 23" bezeichnet wird), senkt sich die Verbindungsstange 3 um ein gewisses begrenztes Stück, und entsprechend verändert sich die Lage des Stabes 6, wobei der Antrieb in seiner "offen"-Position blockiert wird (dank einer begrenzten Entlastung der Feder 17» die durch die Rotation der Einrichtung 10 im Uhrzeigersinn

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ermöglicht πίτα). Diese Stellung ist aus Fig. 1 zu erkennen, wobei die wichtigsten Teile des Antriebs gestrichelt gezeichnet sind.

Wenn die Kontakte geschlossen werden sollen, läuft der

Bed-ienungsZyklus im umgekehrten Sinn: es wird Luft durch die Öffnung 16 des Zylinders 8 eingeführt, bis (durch das Absenken des Kolbens 7 und der damit verbundenen Teile) eine begrenzte Rückführung des Stabes 6 infolge der Verschiebung der Verbindungsstange 3 t die - auf ihrem Rückweg - durch den Totpunkt 21 und darübeajhinaus geführt wird, erfolgt. Von diesem Moment an wird der Schließvorgang nicht länger durch den Kolben 7 gesteuert, da die Feder - die während des vorangehenden Ausschaltungsvorgangs in der vorgespannten Lage gesperrt ist und ihre volle Vorspannung während der kleinen WiederSteigung des Stabs erhält-die Energie, die darin gespeichert ist, freizusetzen vermag vm.d auf diesen Stab 6 einwirkt, dadurch das Schließen der Kontakte bewirkt und gleichzeitig den Kolben 7 zurück auf den Boden des Zylinders 8 stößt, unterstützt durch die Wirkung der Luft, die durch die Öffnung 16 eingeführt wird.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalters liegt dabei noch darin, daß man durch Auswahl der Eigenschaften der verwendeten Gase (insbesondere

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Schwefelhexafluorid, SF,-) und der Bedienungskonditionen die Möglichkeit hat, den Hub der Kontakte auf Werte zu begrenzen, die wesentlich niedriger liegen als die, die in gebräuchlichen ölarmen Leistungsschaltern bekannter Konstruktion erforderlich sind. Dies ermöglicht es, sehr viel -einfacher die Vorteile des Steuerprinzips hierbei auszunutzen.

Der mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten. Druckgasleistungsschalter erreichbare Fortschritt besteht im wesentlichen, wie bereits in der vorstehenden Beschreibung erwähnt, in folgende:

- Der Antrieb ist derart ausgebildet, daß man pneumatisch das Öffnen des Schalters bewirkt, was erreicht wird über die Verbindungsstange 3» die angelenkt ist an den Stab 6, mit dem die Bewegung auf den beweglichen Kontakt 13 übertragen wird. Dabei führt man die Stange und den Stab während der Vorwärtsbewegung über den Totpunkt 21 hinaus.

- Während dieser Öffnungsvorgang stattfindet, erfolgt gleichzeitig das Vorspannen bzw. Belasten der Schließfeder oder -federn 17.

- Pneumatisch wird der Hub der Verbindungsstange 3 i™ wesentlichen nur soweit geführt - auf dessen Rückweg -, bis der Totpunkt^M überschritten ist, wodurch der Antrieb ausgelöst wird und die Entlastung der Feder 17»

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die zuvor vorgespannt bzw. belastet worden ist, beginnt. -

Die Arbeitszyklen des erfindungsgemäßen Druckgasschalters dind, im einzelnen beschrieben, dementsprechend die . . folgenden:

- Die Schließfedern sind maximal belastet, während der Schalter offen ist„

- Wenn der Schließvorgang des Schalters ausgelöst wird, geben die Federn progressiv mit geeigneter Geschwindigkeit ihre Spannung ab, und dadurch wird die Schließbewegung der Kontakte bewirkt. . ,

- Die Schließfedern sind entspannt, wenn der Schalter geschlossen ist.

- Während des Öffnungsvorgangs des Schalters werden die Schlißfedern progressiv erneut gespannt bzw. belastet.

Dieser Zyklus ist der am besten geeignete für Druckgasleistungsschalter, für die - wie zuvor gesagt - gemäß der bekannten Technik im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Konstruktion gegenläufig arbeitet.

Die erfindungsgemäße Druckgasleistungsschalter-Konstruktion ermöglicht den unter diesen Bedingungen bestmöglichen Wirkungsgrad des Antriebs, und dies läßt sich mittels eines

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Diagramms ähnlich den zuvor beschriebenen prüfen. Dabei wird die Maximalkraft, die von dem Antrieb des Druckgasschalters aufzubringen ist, wie bereits angegeben, etwa zum Ende des Öffnungshubes benötigt,, wenn der Lichtbogen gelöscht wird, d.h. gerade dann, wenn der pneumatisch betätigte Antrieb, der unter solchen Bedingungen verwendet wird, sich in der Stellung befindet, an der die Kurve der aktiven Kräfte die höchstmögliche Annäherung an die Kurve der maximal erforderlichen Kraft erhält_o

Der beste Wirkungsgrad des pneumatisch betätigten Antriebs wird demzufolge gerade dann erreicht, wenn man dadurch den Öffnungsvorgang steuert, und nicht dann, wenn der Schließvorgang des Schalters gesteuert wird. Der erfindungsgemäße Druckgasleistungsschalter ist demzufolge besonders vorteilhaft dann, wenn er für pneumatisch betätigte Antriebe verwendet wird, deren Leistung dadurch, daß die Luftzufuhr während der Betätigung graduell regulierbar ist, eingestellt werden kann. In einem solchen Fall wird der Schließ Vorgang, wie bereits gesagt, durch die Niedrigleistungs-Federn bewirkt, die während des ÖffnungsVorgangs belastet bzw· gespannt werden.

¥enn man ein Diagramm der zuvor erwähnten Art für den mit dem erfindungsgemäßen Druckgasschalter vorgenommenen

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Arbeitszyklus aufzeichnet (die Kurven der Kräfte als Funktion des von dem Schalter aufgeführten Arbeitszyklus, d.h.. als Funktion der verschiedenen Stellungen, die der bewegliche Kontakt einnimmt, um die Betätigungen durch einen vollständigen Öffnungs-/Schließ-Zyklus bei Kurzschluß auszuführen), so erkennt man, daß es in diesem Fall ausreichend ist, die Leistung des Antriebs etwas höher vorzusehen als die maximal für die Betätigung des beweglichen Kontaktes und das Aufladen der Federn erforderliche Leistung. Dies gilt für beide Fälle, dh. dann, wenn es sich um einen nicht-einstellbaren Antrieb handelt, und auch, wenn der Antrieb einstellbar ist (ein Beispiel für einen Antrieb mit einstellbarer Leistung ist, wie bereits gesagt, ein pneumatisch betätigter Antrieb, der dadurch einstellbar ist, daß man die einzuführende Luft während des Betriebsvorgangs quantiativ variieren kann). Es wurde bereits erläutert, daß die maximale Widerstandskraft gleichzeitig damit, daß der Lichtbogen gelöscht wird, entsteht,- und daß in dieser Stellung die Kurve der Kräfte, die der" Antrieb bei der Durchführung des Arbeitszyklus aufzubringen hat, seinerseits - wenn es sich um einen Antrieb mit einstellbarer Leistung handelt - seinen Höchstwert erreicht. Die Tätigkeit der Federn findet in dieser ¥eise exklusiv während des Schließvorgangs statt, wenn die erforderliche' Energie am geringsten ist_e

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Die erfindungsgemäße Ausführung des Druckgasschalters macht es möglich, die Differenz der erforderlichen Leistung sehr klein zu halten, beispielsweise kann man Differenzen um 5 kgm zwischen den beiden Antriebs-Typen (d,h· dem nicht-einstellbaren und dem hinsichtlich seiner Leistung einstellbaren Antrieb) auf der Ordinate entsprechend der Stellung, in der die höchste Kraft erforderlich ist, d.h. der Stellung, in der das Auslöschen des Lichtbogens erfolgt, feststellen. Die Kurve des Antriebs mit einstellbarer Leistung liegt auf ihrer Ordinate oberhalb der Kurve des nicht-justierbaren Antriebs (beispielsweise mit einer Differenz von 5 kgm," "^ie zuvor erwähnt), Die letztgenannte Kurve liegt ihrerseits etwas höher (beispielsweise um etwa 10 kgm) als der Wert der für das Arbeiten des Schalters erforderlichen Maximalleistung.

Dies veranschaulicht weiter die Vorteile des erfindungsgemäßen Druckgasleistungschalters, bei dem für das Öffnen des Schalters und die gleichzeitige Vorspannung bzw. Belastung der Schließfedern ein pneumatischer Antrieb eingesetzt ist.

Für einen Zyklus bekannter Technik - bei die pneumatische Steuerung den SchließVorgang kontrolliert, während die Federn zum Öffnen dienen - wird gewöhnlich die Leistung

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des Antriebs proportional zu etwa 200 kgm eingestellt, ►während bei einem Zyklus eines erfindungsgemäßen Druckgas schalters - bei dem der pneumatische Antrieb den Öffnungsvorgang steuert, während die Federn den Schließvorgang bewirken r· die Leistung des Antriebs nur beispielsweise proportional zu zu annähernd 145 kgm zu sein braucht. .

In den Fig. 2 und 3» in denen schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckgasschalters veranschaulicht ist, wird die geschlossene Schalterstellung und die offene Schalterstellung veranschaulicht. Xn Fig. befindet sich der Schalter in geschlossener Position; in Fig. 3 ist er in offener Position dargestellt. In diesen Figuren finden sich einmal die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 besprochenen Teile (von denen besonders auf die folgenden aufmerksam gemacht wird: Totpunkt 21, Endruhestellung 23 und pneumatische Steuereinrichtung zum Öffnen - Kolben und Zylinder 7 und 8 -, die beide dazu dienen, die Stromunterbrechung zu bewirken dadurch, daß durch Auseinanderziehen des beweglichen von dem festen Kontakt das Öffnen vorgenommen wird, und die zum Vorspannen der Schließfeder 17 dient), und zum anderen sind dargestellt: der feste Kontakt 12 des Schalters, die Verbindungsstange 14 zur Übertragung der Bewegung des Stabes 6 auf den beweglichen Kontakt 13 über den Schwenkhebel 18} Spulen und 20, die zum Anlassen des Steuerhubs beim Öffnen und Schließen des Schalters dienen«

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Bei geschlossenem Schalter (Fig. 2) stehen die Kontakte 12 und 13 in enger Berührung miteinander, während die Schließfeder 17 entspannt ist.

¥enn der Öffnungshub durch Anlassen der Spule 19 eingeleitet und Luft durch die Öffnung 15 eingelassen wird, dann tritt die pneumatische Einrichtung 7» 8 (Kolben und Zylinder) in Aktion, die Kontakte 12 und 13 werden voneinander getrennt, die Feder 17 wird belastet bzw. gespannt, und der Steuermechanismus wird gesperrt dadurch, daß die Verbindungsstange 3 über den Totpunkt 21 hinaus bewegt wird, bis sie in ihre Endruhestellung 23 kömmt. Diese Stellung ist in Fig. 3 erreicht. Wenn der Schalter wieder geschlossen werden soll, dann genügt es, die Spule 20 zu erregen, damit wird Luft durch die Öffnung eingelassen, und der Kolben ¹J wird so betätigt, daß das kinematische Gestänge über den Totpunkt 21 hinaus verschoben wird. Dadurch kann die Tätigkeit der Feder 17 einsetzen, und während die Feder die Spannung abgibt, werden die Kontakte 12 und 13 einander näher und in enge Berührung miteinander gebracht.

Dementsprechend wird bei der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Druckgasschalters der Antrieb bei offenem Schalter (nicht bei geschlossenem Schalter) gespert, während dadurch, daß man die Sperre löst - wobei zwangsläufig die

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Feder entspannt wird - der Schließvorgang (nicht das Öffnen) eingeleitet -wird, eine Tätigkeitsweise, die derjenigen der bekannten Druckgasschalter entgegengesetzt ist.

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Claims (1)

1. Paten ta η s ρ r ü c h e

   1.J Selbstblasender elektrischer Druckgasleistungsschalter mit verbessertem pneumatischem Antrieb zur Betätigung der Kontakte, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Antrieb mit einer kinematischen Anordnung zusammenwirkend angeordnet ist, die besteht aus einem Gestänge (1; 1'; 3 j ^) das mit einem in einem Zylinder (8) beweglichen Druckkolben (7) zum Belasten während des Öffnungsvorgangs des festen und des beweglichen Kontaktes (12; 13) eines Federelementes (17)» das zum Verschließen dieser Kontakte und zum Sperren des Steuermechanismus am Ende des Öffnungsvorgangs dient, verbunden ist, wobei das kinematische Gestänge zwischen einerseits dem Druckkolben (7) in dem Zylinder (8), andererseits dem beweglichen Kontakt (13) zwecks mit der Hilfe der besagten Druckkolben (7) in dem Zylinder (8) des Sperrens und der Auslösung des Antriebs sowie des Federelementes (17) angeordnet ist und aus zwei Verbindungsstangen ("3 5 *0 sowie zwei Armen (1; 1') besteht, die untereinander"so verbunden sind, daß sie sukzessive in wenigstens zwei verschiedene Ruhelagen (23 > 24.) verschiebbar sind, die an zu einem mittleren Totpunkt (21) entgegengesetzten Seiten gelegen sind und zwei verschiedenen

   r
   Schaltkonditionen, dem "offenen" und dem "geschlossenen"

   Schalter entsprechen.

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   2327643

   2, Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zylinder und Kolben (85 7) doppelwirkend ausgebildet sind-und um einen Stift (9) schwingbar angeordnet sind, wobei vorzugsweise der Kopf des Zylinders (8) daran angelenkt ist. '

   .3. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kinematische Gestänge im wesentlichen aus Verbindungsteilen besteht, darunter die .Verbindungsstangen (3} 4) und die Arme (ij .1')» sowie Verbindungs- und Übertragungs-Stäbe und -Hebel (6; 14, 18.).

   4. Druckgasleistungssehalter nach einem der Ansprüche bis 3,» dadurch gekennzeichnet, daß das kinematische Gestänge wenigstens zwei Arme (1{ 1¹) aufweist, die beide mit einem Ende an einem gemeinsamen Stift (2) befestigt und fest miteinander zu einem im wesentlichen L-förmigen Gebilde verbunden sind, und das andere Ende des Arms (1) an dem unteren Ende der Verbindungsstange (3) angelenkt und mit dieser einen Kreisbogen beschreibend verbunden ist, dem entlang sukzessive die folgenden Positionen" eingenommen werden: Endruhestellung (24), die der Schließstellung des Schalters entspricht, mittlere Totpunktlage (21), Endruhestellung (23)» die dem offenen Schalter entspricht und bei der

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   sowohl der Steuermechanismus als auch die Schließfeder (17) sich in Sperrstellung befinden.

   5· Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endruhelagen (24; 23), die der Schließstellung bzw. der offenen Stellung des Schalters entsprechen, auf zwei gegenüberliegenden Seiten einer Achse (X-X) gelegen sind, und der Stab. (6) bei der Übertragung seiner Bewegung auf den beweglichen Kontakt (1_3) entlang dieser Achse (X-X) bewegbar ist, und daß senkrecht zu der Achse (X-X) aufgereicht ein Drehzapfen (5)» der den Stab (6) mit der Verbindungsstange (3) beweglich verbindet _f ein fester Stift (2), mit dem die Arme (ij 1·) L-förmig fest miteinander verbunden und drehbar angeordnet sind, ein fester Stift (9)» der die pneumatische Zylinder- und Kolben-Einrichtung (8 j 7) schwenkbar hält, der mittlere Totpunkt (21) des Arms (1) und die Verbindungsstange (3) vorhanden sind.

   6. Drudgas leistungsschalter nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspann- bzw¹, Belast-Einrichtung (1O) für die Vorspannung der Schließfeder (17) vorhanden ist, und diese vorzugsweise an dem drehbar an der Verbindungsstange (3) und nur entlang der Achse (X-X) bewegbaren Stift (6) ansitzt.

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   7. Druckgasleistungsschalter nacli Anspruch 1 bis 6, dadurch, gekennzeichnet, daß geeignete Steuereinrichtungen, vorzugsweise elektromagnetische Spulen (1.9; 20) vorhanden sind, mit denen der Einlaß des Druckmediums, vorzugsweise Luft, in den pneumatischen Zylinder (8) ■' und damit die pneumatisch bewirkte Öffnung der Kontakte (12; 13) sowie die pneumatisch bewirkte Auslösung der Schließfedern für diese Kontakte bewirkt wird. .

   8, Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Schalter und ungespannter Schließfeder (17) ä-^as Gestänge die Endruhestellung (24) einnimmt, bei der der Kolben (7)

   -. gegen den Zylinderkopf (8) gelegen ist, daß in der offenen Stellung des^ Schalters, in der die elektrischen Kontakte (12, I3) die weiteste Entfernung voneinander aufweisen und' die Schließfeder (17) maximal gespannt ist, das Gestänge sich im Übergangsvorgang - in der Stellung des Totpunktes (21) sich befindet, und daß bei- offenem Schalter und vorgespannter Schließfeder (17) das Gestänge die Endruhelage (23) einnimmt, bei der der Kolben (7) sich in der weitest möglichen Entfernung von dem Kopf des Zylinders (8) befindet.

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   9. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem beweglichen Kontakt (13) eine Verbindungsstange 0^) vorhanden ist, die mit der Verbindungsstange (4) des Kolbens (7) über das Gestänge, vorzugsweise mittels wenigstens einem Schwenkhebel (18) zur Verstärkung der Kraft, die von dem Kolben (7) in dem Zylinder (8) auf den beweglichen Kontakt (13) übertragen wird, verbunden ist.

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