DE2423104C2 - Elektrischer Druckgasschalter - Google Patents

Description

im ersten Raum brennt Das bedeutet wiederum, daß das Löschgas mit Abbrandmaterial von der Elektrode und dem beweglichen Kontaktstück so stark »verseucht« wird, daß eine einwandfreie Löschung des Lichtbogens nicht mehr gewährleistet ist

Ein Schalter der eingangs genannten Art ist aus der DE-PS 6 46 031 bekanntgeworden. Bei diesem Schalter, bei dem als Löschmittel öl verwendet wird, muß das bewegliche Schaltstück allein vom Antrieb bewegt werden, weswegen der Antrieb verhältnismäßig groß ausgebildet sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Antrieb relativ billig und damit schwach ausgelegt sein kann.

Diese Aufgabe wird bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Dabei wird durch die Bewegung des Lichtbogens im ersten Raum ein Druck aufgebaut, weswegen der erste Raum auch als Druckraum bezeichnet werden kann, welcher Druck auf den mit dem beweglichen Kontaktstück in Verbindung stehenden Kolben einwirkt, so daß der Druck verstärkt zur Beschleunigung des beweglichen Kontaktstückes ausgenutzt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 zu entnehmen. Dadurch wird der Kolben optimal am beweglichen Kontaktstück geführt

Die Aufgabe wird darüber hinaus bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung gelöst durch die kennzeichnenden Merkmaie des Anspruches 3. Während bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung der Kolben beweglich am beweglichen Kontaktstück geführt und mit diesem mittels des Anschlages gekoppelt ist, ist der Kolben bei dieser Ausgestaltung am beweglichen Kontaktstück mittels der Streben fest angeordnet Dies hat dann zur Folge, daß ein spezieller zusätzlicher Anschlag an dem Schaltergehäuse nicht mehr erforderlich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Druckgasschalters im eingeschalteten Zustand, im Längsschnitt und

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Druckgasschalter in Löschstellung, ebenfalls im Längsschnitt

Beide Figuren zeigen die Ausführungsbeispiele jeweils nur in schematischer Darstellung. Dabei ist auf die Wiedergabe einzelner Teile wie z. B. der Antrieb des beweglichen Kontaktstückes oder Dichtelemente zur vakuumdichten oder gasdichten Abdichtung von Räumen unterschiedlichen Druckes im eingeschalteten Zustand zugunsten der besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit verzichtet worden.

Innerhalb eines Gehäuses 1 befinden sich zwei mittels einer Zwischenwand 2 voneinander getrennte Räume 3 und 4, von denen der Raum 3 als erster oder Druckraum und der Raum 4 als zweiler oder Expansionsraum bezeichnet wird. Beide Räume stehen miteinander über eine Öffnung in der Zwischenwand 2 in Verbindung. Die Öffnung 5 ist von einem Fortsatz 6 umgeben, der zylindcrförmig ausgebildet ist und in den Druckraum 3 ragt. Der Forlsalz 6 dient als Führung für einen Kolben 7 aus Isolierstoff, der in seinem Zentrum eine dusenähnliche ausgebildete Durchlaßöffnung 8 aufweist An dem dem Expansionsraum 4 benachbarten Ende der öffnung 5 ist ein Vorsprung 9 vorgesehen, welcher nach innen ragt und als Anschlag für den Kolben 7 dient Näheres ist weiter unten dargestellt

Der Kolben 7 ist mit dem oeweglichen Kontaktstück

11 nicht fest verbunden. Wohl aber ist am beweglichen

Kontaktstück 11 auf der dem Expansionsram 4 zuge-

wandten Seite des Kolbens 7 ein Absatz 17 vorgesehen, gegen den der Kolben 7 aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Druckraum 3 und dem Expansionsraum 4 anliegt Der Innendurchmesser der Durchlaßöffnung 8 entspricht dem Außendurchmesser des beweglichen

Kontaktstückes 11 und umgibt dieses druckdicht Der Kolben 7 ist im Fortsatz 6 druckdicht geführt.

Im Druckraum 3 befindet sich die Kontaktstelle, welche aus einem festen und einem beweglichen Kontaktstück 10 bzw. 11 gebildet ist Das feste Kontaktstück 10 ragt durch eine Bohrung 12 in der Endwand 13 in den Druckraum 3 hinein und ist an seinem inneren Ende 14 tulpenförmig ausgebildet Das bewegliche Kontaktstück 11 ist als Schaltstift ausgebildet und ragt im eingeschalteten Zustand um einen bestimmten Betrag in das tulpenförmig ausgebildete Ende 14 hinein.

Das feste Kontaktstück 10 ist von einer ringförmigen Elektrode 15 konzentrisch umgeben, welche mit diesem in elektrischer Verbindung steht (angedeutet durch den Linienzug 16). Form und Aufbau der Elektrode 15 sind denen der DEOS 23 39 652 Hauptpatentes gleich, ebenso die Verbindung von festem Kontaktstück 10 und Elektrode 15.

Die Wirkungsweise dieses Schalters ist im folgenden kurz erläutert:

Das bewegliche Kontaktstück 11 wird bei einer Ausschalthandlung in Pfeilrichtung A getrieben. Als Antriebsvorrichtung ist eine übliche Vorrichtung vorgesehen. Dabei bewegt sich das Kontaktstück 11 ein kurzes Stück zunächst relativ zu dem Kolben 7, da ja beide nicht fest miteinander verbunden sind.

Wenn sich die Kontaktstücke 10 und 11 voneinander trennen, wird zwischen beiden ein Lichtbogen gezogen, der schnell auf die ringförmige Elektrode wandert und auf ihr entlang läuft. Der Lichtbogen erhitzt das Gas im Druckraum 3 und erhöht dadurch dessen Druck. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen 3 und 4 erzeugt eine Kraft auf den Kolben 7, welche diesen in Ausschaltrichtung, also in Pfeilrichtung A treibt. Sobald der Kolben 7 gegen den Absatz 17 anschlägt, wirkt die so Kraft auf das bewegliche Kontaktstück 11 und beschleunigt es zusätzlich zum mechanischen, nicht dargestellten Antrieb. Wenn der Kolben 7 gegen den Vorsprung 9 anschlägt (strichlierte Linie 7a), dann bewegt sich das Kontaktstück 11 wieder relativ zu dem Kolben 7 weiter. Sobald das Ende des beweglichen Kontaktstückes 11 die Durchlaßöffnung 8 passiert hat, strömt das Gas aus dem Druckraum 3 in den Expansionsraum 4 durch die Durchlaßöffnung 8 hindurch und löscht dabei den zwischen festem und beweglichen Kontaktstück 10 bzw. 11 durch die Durchlaßöffnung 8 hindurch brennenden Lichtbogen.

Wird der Kolben 7 der F i g. 1 fest mit dem beweglichen Kontaktstück 11 verbunden, dann ist der Kolben 7 selbst mit einem in Ausschaltrichtung weisenden Zylinderfortsatz 21 aus Isolierstoff versehen, der mittels Stre ben 23 fest mit dem beweglichen Kontaktstück 11 verbunden ist (F i g. 2). Dabei ist die räumliche Zuordnungen von beweglichem Kontaktstück 11 und Kolben 7 so

gewählt, daß das Ende des beweglichen Kontaktstückes 11 nicht durch die Durchlaßöffnung 8 hindurchgreift, sondern sich noch innerhalb des aus Kolben 7 und Zylinderfortsatz 21 gebildeten Topfes in einem Abstand D vom engsten Querschnitt der Durchlaßöffnung 8 befindet Der Zylinderfortsatz 21 selbst ist innerhalb einer öffnung 22 in der Zwischenwand 2 druckdicht geführt. Der Innendurchmesser 8 entspricht dem Außendurchmesser des festen Kontaktstückes 10, welches im eingeschalteten Zustand von der Durchlaßöffnung 8 des KoI-bens 7 umfaßt ist.

Beim öffnen des Schalters wird das bewegliche Kontaktstück 11 zusammen mit Kolben 7 und Zylinderfortsatz 21 von dem festen Kontaktstück 10 getrennt. Durch den zwischen dem festen und dem beweglichen Kontaktstück 10 bzw. 11 brennenden Lichtbogen wird der Druck im Druckraum 3 kurz nach der Kontakttrennung erhöht, nämlich dann, wenn die DurchlaSöffnung 8 das Ende des festen Kontaktstückes 10 passiert hat Nach diesem Zeitpunkt setzt schnell eine Gasströmung ein, wenn der Lichtbogen den Druck des Gases im Druckraum 3 erhöht hat Sobald der Lichtbogen zwischen den beiden Kontaktstücken 10 und 11 brennt, beginnt die Beblasung, auch wenn die öffnung 8 das Ende des festen Kontaktstückes nocht nicht passiert hat Denn durch den Lichtbogen erhöhen sich Temperatur und Druck des Raumes 10a innerhalb des tulpenförmigen festen Kontaktstückes 10. Allerdings ist die Beblasungswirkung wegen des doch sehr kleinen Volumens des Raumes 10a so gering, daß sie im Vergleich zu der eigentlichen Beblasung durch die öffnung 8 kaum ins Gewicht fällt. Da der Differenzdruck zwischen den beiden Räumen 3 und 4 auf den Kolben 7 wirkt, wird das bewegliche Kontaktstück 11 zusätzlich noch beschleunigt

Selbstverständlich ist die ringförmige Elektrode 15, die das feste Kontaktstück 10 umgibt, so aufgebaut und mit dem festen Kontaktstück 10 verbunden, daß ein magnetisches Feld erzeugt wird, welches den Lichtbogen nach außen treibt und ihn auf der Elektrode rotieren läßt

In vorteilhafter Ausführung (nicht in der Zeichnung dargestellt) ist auf der Zuströmseite jedes Kolbens 7 ein Gasströmungsleitgitter, das Kanäle aufweist die so verlaufen, daß das Gas tangential aufgenommen und radial der Durchlaßöffnung 8 zugeführt wird. Hierdurch wird ein sogenannter Badewanneneffekt, d. h. eine Wirbelbildung innerhalb der Durchlaßöffnung vermieden, die ein ungleichmäßiges Strömungsprofil in der Durchlaßöffnung erzeugt und die Gefahr einer Wiederzündung erzeugt Eine solche Leiteinrichtung ist in der DE-OS 23 49 224 beschrieben.

Wenn der Kolben 7 mit dem Zylinderfortsatz 21 aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, dann läßt er sich vorteilhaft dazu verwenden, den Nennstrom zu führen, gegebenenfalls kann dann das zwischen den Streben 23 und der Durchlaßöffnung 8 befindliche Teil des beweglichen Kontaktstückes 11 wegfallen, so daß dann der Kolben 7 mit Zylinderfortsatz 21 selbst als bewegliches Kontaktstück dient Diese Ausführungsform ist in der Zeichnung nicht dargestellt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Patentansprüche: e) ein Kolben (7) mit einer mittigen Düsenöffnung (8) ist mittels einem das bewegliche Kontakt-

1. Elektrischer Druckgasschalter mit stück (11) mit Abstand koaxial umgebenden Zy-

5 lindervorsatz (21) in der öffnung (22) der Zwi-

a) einem ersten (Druckraum 3) und einem zweiten schenwand (2) gasdichtleitend geführt.

Raum (Expansionsraum 4), die durch eine radial f) der Kolben (7) ist am beweglichen Kontaktangeordnete Zwischenwand (2) getrennt sind, stück (11) mittels am Zylinderfortsatz (21) angc-

b) einem im ersten Raum (3) an der der Zwischen- brachten Streben (23) fest angeordnet und zwar wand gegenüberliegenden Endwand (13) ange- io so, daß der engste Querschnitt seiner düsenförordneten feststehenden Kontaktstück (10), migen öffnung (8) im axialen Abstand (D) von

c) einer öffnung (5) in der Zwischenwand (2), dem den festen Kontaktstück (11) zugewandten durch die im Einschaltzustand der Druckgas- Ende des beweglichen Kontaktslückes (10) schalter ein bewegliches Kontaktstück (11) mit liegt

dem feststehenden (10) in Verbindung steht, 15

d) einer konzentrisch zum feststehenden Kontakt- 4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gestück angeordneten, als Laufschiene für den kennzeichnet, daß der Kolben (7) und der Zylinder-Lichtbogen dienende Elektrode (15), und einer fortsatz (21) aus isolierendem Material hergestellt mindestens eine Windung aufweisende Wick- sind.

lung, die konzentrisch zur Elektrode angeord- 20 5. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch genet ist und deren eines Ende mit dem feststehen- kennzeichnet daß der Kolben (7) und der Zylinder-

den Kontaktstück (10) galvanisch verbunden ist, fortsatz (21) aus elektrisch leitendem Material hergestellt sind,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

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e) In der öffnung (5) der Zwischenwand (2) ist ein
Kolben (7) gasdicht leitend geführt

f) der Kolben (7) besitzt mittig eine düsenförmige Die Erfindung betrifft einen elektrischen Druckgasöffnung (8) die im Einschaltzustand und wäh- schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. rend eines bestimmten Hubes des beweglichen 30 des Anspruches 3.

Kontaktstückes (11) von diesem durchgriffen Aus der DE-OS 23 39 652 ist ein Druckgasschalter

wird, bekanntgeworden, bei dem die Löschmittelströmung

g) am beweglichen Kontaktstück (11) ist ein An- durch den Lichtbogen selbst erzeugt wird. Während eischlag (17).vorgesehen, der im Einschaltzustand nes Ausschaltvorganges wird, sobald sich das beweglian der dem feststehenden Kontaktstück (10) ab- 35 ehe Kontaktstück vom festen Kontaktstück entfernt, ein gewandten Seite des Kolbens (7) anliegt Lichtbogen gezogen, der schnell nach außen auf die das

h) an dem den feststehenden Kontaktstück (10) feste Kontaktstück umgebende ringförmige Elektrode

abgewandten Ende der Innenwand der öffnung wandert. Auf dieser läuft der Lichtbogen entlang und

(5) der Zwischenwand (2) ist ein in die Bewe- rotiert somit innerhalb des ersten Raumes, da die Elek-

gungsbahn des Kolbens (7) ragender Anschlag 40 trode als Spule ausgebildet ist und bei Stromdurchfluß

(9) für diesen angeordnet. ein den Lichtbogen antreibendes Feld erzeugt. Der rotierende Lichtbogen heizt das Gas in dem ersten Raum

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch ge- schnell auf, wodurch sich der Druck ebenfalls stark erkennzeichnet, daß koaxial zu der öffnung (5) in der höht. Sobald das bewegliche Kontaktstück die den cr-Zwischenwand (2) an dieser ein in den ersten Raum 45 sten mit dem zweiten Raum verbindende düsenförmige (3) hineinragender rohrförmiger Fortsatz (6) ange- öffnung passiert hat setzt eine starke Gasströmung ein, ordnet ist, dessen Innendurchmesser dem der Öff- die den zwischen der Elektrode und dem beweglichen nung (3) gleich ist und der zusätzlich zur Führung Kontaktstück durch die öffnung hindurch brennenden des Kolbens (7) dient. Lichtbogen bebläst und löscht. Die Druckerzeugung

3. Elektrischer Druckgasschalter mit 50 durch den Lichtbogen infolge magnetischer Bewegung

zum Zwecke der Beblasung des Lichtbogens zu dessen

a) einem ersten (Druckraum 3) und einem zweiten Löschung im Nulldurchgang ist naturgemäß stark Raum (Expansionsraum 4), die durch eine radial stromabhängig und kann deshalb jeweils nur für einen angeordnete Zwischenwand (2) getrennt sind, bestimmten Stromereich optimiert werden.

b) einem im ersten Raum (3) an der der Zwischen- 55 Ein Problem bei diesem Schalter besteht darin, daß wand gegenüberliegenden Endwand (13) ange- das bewegliche Kontaktstück eine sehr lange Strecke ordneten feststehenden Kontaktstück (10), zurücklegen muß, bevor es die düsenförmige öffnung

c) einer Öffnung (5) in der Zwischenwand (2), passiert und die axiale Beblasung des Bogens wirksam durch die im Einschaltzustand der Druckgas- werden kann. Solange man einen kräftigen Antrieb für schalter ein bewegliches Kontaktstück (11) mit 60 das bewegliche Kontaktstück verwenden kann, ist dies dem feststehenden (10) in Verbindung steht, nicht sehr problematisch, da hier die Schaltgesehwindig-

d) einer konzentrisch zum feststehenden Kontakt- keiten so hoch sind, daß die lange Strecke in ausreichend stück angeordneten, als Laufschiene für den kurzer Zeit überwunden wird. Jedoch ist ein solcher Lichtbogen dienende Elektrode (15), und einer Antrieb teuer, und der Schalter wird dadurch unwirtmindestens eine Windung aufweisende Wick- 65 schaftlich. Mit der Verbilligung des Antriebes geht aber lung, die konzentrisch zur Elektrode angeord- auch eine Schwächung einher, so daß die Schaltgcnet ist und deren eines Ende mit dem feststehen- schwindigkeiten kleiner werden. Dies hat dann zur FoI-den Kontaktstück (10) galvanisch verbunden ist, ge, daß der Lichtbogen zu lange ohne axiale Beblasung