DE2500095A1 - Druckgasschalter - Google Patents

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Druckgasscnalter

Die Erfindung· betrifft einen Druckgasschalter mit einem festen und einem beweglichen Kontakt und mit einer den einen Kontakt umgebenden Blasdüse, deren Einlaß an den Auslaß eines durch die Ausschaltbewegung unter Druck setzbaren Pumpraumes für ein Löschgas angeschlossen ist und deren engste stelle in Blasrichtung stromabwärts bezüglich des genannten einen Kontaktes angeordnet ist, wobei der Auslaß des Pumpraumes mit einem in dichtung Pumpraum schließenden Rückschlagventil verschließbar ist.

Im Zuge des Ausschaltens eines solchen Schalters entsteht be-

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kanntlich ein Lichtbogen. Die Intensität dieses Lichtbogens hängt vom Momentanwert des Stromes ab. Durch seine hohe Temperatur erhitzt der Lichtbogen nach Massgabe seiner Intensität das ihm aus dem Pumpraum zugeführte und ihn beblasende Löschgas. Dadurch entsteht ein Druckstoss, der dem vom Pumpraum ausgehenden Blasdruck entgegenwirkt und das daraus anfallende Löschgas zurückdrängt. Dieser Gegendruck veranlasst das dem Auslass des Pumpraumes zugeordnete Rückschlagventil, diesen Auslass zu verschliessen. Dadurch wird das Eindringen der im Moment noch heissen, in der Regel ionisierten und mit Metalldämpfen verseuchten Lichtbogengase in den Pumpraum verhindert. Dies gestattet zugleich, den Leistungsbedarf für den Schalterantrieb geringer anzusetzen, weil dieser ja nicht nur die Ausschaltbewegung des beweglichen Kontaktes, sondern auch die Kompression des Löschgases im Pumpraum zu bewirken hat.

Diesem von dem dem Auslass des Pumpraumes zugeordneten Rückschlagventil gebotenen Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber, dass der Lichtbogen so lange praktisch nicht mehr beblasen wird, als der - zwar mit abnehmendem Strom ebenfalls abnehmend Druck der Lichtbogengase den im Pumpraum vorhandenen - mit fortschreitender Ausschaltbewegung zunehmenden - Druck übersteigt, d.h. so lange als das Rückschlagventil geschlossen ist.

Mit anderen Worten, gelingt mit den bekannten Schaltern der eingangs genannten Art eine Beblasung des Lichtbogens gerade in jenem Zeitbereich nicht oder zumindest nicht in ausreichendem Masse, wo die Beblasung mit Hinblick auf den nachfolgenden Null-Durchgang des Stromes am wirksamsten wäre. Auf alle Fälle ermöglichen die bekannten Schalter der eingangs genannten Art auch nicht näherungsweise eine stromabhängige Beblasung des Lichtbogens.

Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines Druckgasschal-

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ters der eingangs genannten Art, bei dem der erwähnte Nachteil weitgehend behoben ist.

Der Erfindung ist mithin die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Schalter der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass der durch die Lichtbogengase entstehende Druckstoss zur Unterstützung der Beblasung des Lichtbogens herangezogen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der vorgeschlagene Druckgasschalter erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Blasdüse über eine Gaskammer an den Auslass des Pumpraumes angeschlossen ist, wobei der der Blasdüse zugekehrte Ausgang der Gaskammer mittels eines weiteren, in Richtung Gaskammer schliessenden Rückschlagventils schliessbar ist, während in den, dem Pumpraum zugekehrten Eingang der Gaskammer ein vom Einlass der Blasdüse ausgehender Durchlass einmündet, der ein drittes, in Richtung zum genannten Eingang öffnendes Rückschlagventil aufweist.

Beim vorgeschlagenen Druckgasschalter bildet somit die Gaskammer eine Art Druckspeicher, der entweder vom Pumpraum oder aber vom Einlass der Blasdüse her je nach Druckverhältnissen gespeist ist und der seinerseits den Einlass der Blasdüse speist.

Zweckmässig ist die Gaskammer ringraumförmig in einer einlasssei t igen Verlängerung der Blasdüse angeordnet. Ebenso ist es zweckmässig, das dritte Rückschlagventil an der Einmündung des Durchlasses in den Eingang der Gaskammer anzuordnen. Eine besonders zweckmässige und vorteilhafte Bauweise besteht darin, dass die ringraumförmige Gaskammer an ihrer Innenseite durch einen den genannten einen Kontakt in radialem Abstand umgebenden, rohrförmigen Zwischenteil begrenzt ist, wobei der Zwischenraum zu diesem Kontakt den Durchlass bildet.

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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Achsialschnitt durch

die in diesem Zusammenhang wesentlichen Teile eines Druckgasschalters in einer Anfangsphase des Ausschaltvorganges, und

Fig. 2 bis 5 mit Fig. 1 vergleichbare Achsialschnitte

in zeitlich aufeinanderfolgenden Phasen des Ausschaltvorganges.

Da in Fig. 1 bis 5 die gleichen Bestandteile dargestellt sind, werden diese lediglich an Hand der Fig. 1 beschrieben und mit Bezugsziffern bezeichnet, während an Hand der übrigen Figuren im wesentlichen der Ablauf des Ausschaltvorganges beschrieben wird.

Man erkennt in Fig. 1 einen ortfesten, rohrförmigen Kontakt und einen ebenfalls rohrförmigen, beweglichen Kontakt 11 eines Druckgasschalters, in Einschaltstellung (nicht dargestellt) greift der bewegliche Kontakt 11 in das Innere des Kontaktes Der bewegliche Kontakt 11 ist von einer mit diesem mitbewegliehen Blasdüse 12 umgeben, deren engste Stelle 13 in Blasrichtung gesehen stromabwärts in bezug auf das freie Ende des beweglichen Kontaktes 11 angeordnet ist. An ihrer Einlasseite weist die Blasdüse 12 eine rohrförmig Verlängerung 14 auf, deren freie Endkante 15 auf der oberen Stirnseite 16 eines Pumpzylinders befestigt ist. Im Pumpzylinder 17 ist ein ortsfest abgestützter Pumpkolben 18 verschiebbar gelagert, so dass der vom Pumzylinder und vom Pumpkolben begrenzte Pumpraum 19 im Zuge der Ausschaltbewegung, d.h. der Abwärtsbewegung der Bestandteile 11 und 12 eine Verminderung und das darin enthaltene Löschgas eine Korn-

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pression erfährt.

Vom Pumpraum 19 führen reichlich bemessene Durchlassöffnungen 20, 21 in das Innere der eingangsseitig an die Blasdüse 12 anschliessende, rohrförmige Verlängerung. Der Durchlass durch diese Oeffnungen 20, 21 ist durch in Richtung Pumpraum 19 schliessende Rückschlagventile gesteuert. Die Schliessteile 22, 23 dieser Rückschlagventile sind in Fig. 1 in offener Stellung gezeigt, so dass bei ausreichend Ueberdruck im Pumpraum 19 eine freie Strömung des dort vorkomprimierten Löschgases in die Blasdüse erfolgen kann. Der Innenraum der rohrförmigen Verlängerung ist durch einen rohrförmigen Zwischenkörper 24 in zv/ei Mantelräume 25, 26 aufgeteilt. Der Auslass des Mantelraumes 25 Richtung Blasdüse 12 weist ebenfalls grosszügig bemessene Auslassöffnungen 27, 28 auf, die, ähnlich wie die Durchlassöffnungen 20, 21, durch zum Mantelraum 25 hin schliessende Rückschlagventile gesteuert sind. In Fig. 1 sind die Schliessteile 21, 30 dieser Rückschlagventile in ihrer offenen Stellung gezeigt. Das der engsten Stelle 13 der Blasdüse zugekehrte Ende des Mantelraumes 26 ist offen. Dagegen ist das dem Pumpraum 19 zugekehrte Ende des Mantelraumes 26 durch ein weiteres Rückschlagventil 31, 32 gesteuert, das bei einem Ueberdruck im Mantelraum 26 öffnet. In Fig. 1 ist dieses Rückschlagventil 31, 32 in geschlossener Stellung dargestellt. Bei offenem Rückschlagventil 31, 32 ist das in Fig. 1 unten erscheinende Ende des Mantelraumes 26 mit dem in Fig. 1 unten erscheinenden Ende des Mantelraumes 25 über seitliche Durchlässe 33, 34 verbunden. Es versteht sich, dass die Schliessteile 22, 23, die Schliessteile 29, 30 sowie die Schliessteile der Rückschlagventile 31, 32 mittels nicht dargestellter Federelementen in Schliessrichtung vorgespannt sind. Aus dem Gesagten ergibt sich, dass die Blasdüse 12 grundsätzlich nur über den Mantelraum mit aus dem Pumpraum 19 anfallenden, komprimiertem Löschgas ge-

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speist wird.

Die Funktionsweise des dargestellten Druckgasschalters lässt sich wie folgt zusammenfassen. Es sei angenommen, dass im Zeitpunkt t = 0 die Ausschaltbewegung, d.h. die Wegbewegung des bev/eglichen Kontaktes 11 vom ortsfesten Kontakt 10 eingesetzt habe. Dies ist mit dem Koordinaten-Ursprung des jeder Figur beigeordneten Strom-Zeitdiagrammes dargestellt. Mit dem Beginn der Ausschaltbewegung wird der Pumpraum 19 durch den ortsfesten Pumpkolben 18 unter Druck gesetzt. Das Löschgas kann aber erst dann zum Einsatz kommen, wenn ihm ein Auslass geboten wird, d.h. zunächst, wenn der bewegliche Kontakt ausser Eingriff mit dem ortsfesten Kontakt gelangt. Diese Stellung ist in Fig. 1 dargestellt und im Strom-Zeitdiagramm mit P₁ bezeichnet. Ueber den sich voneinander entfernenden Kontakten 10, 11 brennt ein Bogen B₁. Da er eine noch geringe Länge aufweist, vermag er zunächst noch nicht einen grossen Druckstoss zu erzeugen, so dass durch den Ueberdruck im Pumpraum 19 die Schliessteile 22, 23 sowie 29 und 30 in Offenstellung gedrängt werden und, wie mit Pfeilen angegeben, der Bogen B, beblasen wird und das Löschgas durch das Innere der Kontakte 10, 11 entweicht. Der in Fig. 1 dargestellte Zustand dauert indessen nur einige ms. Obwohl der erste Maximalwert des Stromes bereits überschritten ist, wächst die Intensität des Bogens mit zunehmendem Abstand der Kontakte 10, 11 voneinander, so dass sich im Bereich der engsten Stelle 13 der Blasdüse 12 ein Ueberdruck von Bogengasen entwickelt. Diese Bogengase sind in den Figuren mit einer gestrichelten Rasterung angegeben, während die frischen Löschgase mit einer Punktrasterung angegeben sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, drängen diese Bogengase die Schliessteile 29, 30 in Schliessstellung, so dass die Bogengase nicht durch die Oeffnungen 27, 28 in den Mantelraum 25 eindringen können. Dagegen strömen die Bogengase im Mantelraum 26 zurück,

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öffnen die Rückschlagventile 31, 32, drängen die Schliessteile 22, 23 in Schliessstellung und strömen von unten her in den Mantelraum 25, wo das noch vorhandene, frische Löschgas durch ein Druckpolster von Bogengasen von unten her weiterkomprimiert werden. Auch diese Phase dauert nur einige ms, da der Lichtbogen B infolge des rasch abnehmenden Momentanwertes des Stromes von abnehmender Intensität ist. Im Bereich des Null-Durchganges (Fig. 3) nimmt auch der Druck der Bogengase ab, so dass die Rückschlagventile 31, 32 sich wieder schliessen. Es bleibt aber das von den Bogengasen gelieferte Druckkissen im Mantelraum 25, das dazu führt, dass die Schliessteile 29 und 30 wieder öffnen und das darin befindliche Löschgas wieder den Lichtbogen B- bebläst, der in der Nähe des Null-Durchganges erheblich an Intensität verloren hat. Bei der Expansion der Bogengase im Mantelraum 25 kühlen diese sich rasch ab und verlieren damit auch ihre Leitfähigkeit. Der inzwischen weiter aufgebaute Druck im Pumpraum 19 drängt sodann die Schliessteile 22, 23 wieder in ihre Offenstellung, so dass frisches Löschgas in den Mantelraum 25 nachströnit, dort eine weitere Abkühlung verursacht und weiterhin den Bogen B. (Fig. 4) kräftig beblast. Die Stellung der Rückschlagventile ist bei der in Fig. 4 dargestellten Phase dieselbe wie in Fig. 1. Der Unterschied besteht in der Strömung des Löschgases, das in Fig. 4 nun nicht mehr ausschliesslich durch das Innere der Kontakte 10, 11 entweicht, sondern hauptsächlich durch den Diffusor 33, (Fig. 1) der Blasdüse 12. Diese Möglichkeit zum Entweichen bietet sich indessen auch den Bogengasen an. Dennnoch können die Bogengase im Zeitbereich des zweiten Scheitelwertes des Stromes einen Druck erreichen, der den vom Pumpraum 19 anfallenden Druck übersteigt und damit die Schliessteile 29, 30 sowie 22, 23 in Schliessstellung und die Rückschlagventile 31 und 32 in Offenstellung drängt. Damit entsteht am Einlass des Mantelraumes 25, wie in Fig. 5 dargestellt, wieder

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ein von Bogengasen aufgebautes Druckkissen, das, sobald der Druck im Bereich der engsten Stelle der Blasdüse wieder abfällt,die Schliessteile 29 und 30 wieder in Offenstellung und die Rückschlagventile 31 und 32 in Schliessstellung drängt, wodurch der Bogen wieder kräftig beblasen wird.

Beim beschriebenen Druckgasschalter ist somit nicht nur wirksam das Eindringen von Bogengasen in den Pumpraum 19 verhindert, sondern deren Druckspitze wird ausgenützt, um die Beblasung des Bogens erheblich früher wieder einsetzen zu lassen, als wenn dies nur durch das vom Pumpraum 19 angelieferte Löschgas zu geschehen hätte. Dass dadurch an Antriebsleistung für den Schalter gespart werden kann, versteht sich von selbst. Ausserdem brauchen die Rückschlagventile nicht besonders
kräftig dimensioniert zu werden, da der Druck der Bogengase gewissermassen gegen sich selbst umgelenkt wird.

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Claims (6)

1. PATENTANSPRUECHE

   Ij Druckgasschalter mit einem festen und einem beweglichen Kontakt und mit einer den einen Kontakt umgebenden Blasdüse, deren Einlass an den Auslass einer durch die Ausschaltbewegung unter Druck setzbaren Pumpraumes für ein Löschgas angeschlossen ist und deren engste Stelle in Blasrichtung stromabwärts bezüglich des genannten einen Kontaktes angeordnet ist, wobei der Auslass des Pumpraumes mit einem in Richtung Pumpraum schliessenden Rückschlagventil verschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Blasdüse (12) über eine Gaskammer (25) an den Auslass (20, 21) des Pumpraumes (19) angeschlossen ist, wobei der der Blasdüse (12) zugekehrte Ausgang (27, 28) der Gaskammer (25) mittels eines weiteren, in Richtung Gaskammer (25) schliessenden Rückschlagrventils (29, 30) verschliessbar ist, während in den dem Pumpraum (19) zugekehrten Eingang der Gaskammer (25) ein vom Einlass der Blasdüse (12) ausgehender Durchlass (26) einmündet, der ein drittes in Richtung zum genannten Eingang öffnendes Rückschlagventils (31, 32) aufweist.
2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskammer (25) ringraumförmig in einer einlasseitigen Verlängerung (14) der Blasdüse (12) angeordnet ist.
3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Rückschlagventil (31, 32) an der Einmündung

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   , 34) des Durchlasses (26) in den Eingang der Gaskammer (25) angeordnet ist.
4. 4. Druckgasschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ringraumförmige Gaskammer (25) an ihrer Innenseite durch einen den genannten einen Kontakt (11) in radialem Abstand umgebenden, rohrförmigen Zwischenteil (24) begrenzt ist, wobei der Zwischenraum zu diesem Kontakt (11) den Durchlass (26) bildet.
5. 5. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere (29, 30) und das dritte Rückschlagventil (31, 32) als Tellerventile ausgebildet sind.
6. 6. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt der Gaskammer (25) grosser als der Rauminhalt des Durchlasses (26) ist.

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