DE2503910C3

DE2503910C3 - Autopneumatischer Druckgasschalter

Info

Publication number: DE2503910C3
Application number: DE2503910A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. 3500 Kassel Kriechbaum
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1980-11-27
Also published as: FR2299715B1; GB1538344A; SE410918B; US4053727A; DE2503910B2; SE7600239L; CH595692A5; FR2299715A1; DE2503910A1; IT1055017B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen autopneumatischen Druckgasschalter mit einem hohlen beweglichen und einem hohlen festen Leistungskontaktstück, mit einer einen Kompressionskolben und einen Kompressionszylinder aufweisenden, von dem Antrieb des Druckgasschalters direkt betätigten Pumpeinrichtung, die während des Ausschaltvorganges des Druckgasschalters komprimiertes Löschgas für die Beblasung des Lichtbogens in einer mit dem feststehenden Teil der Pumpeinrichtung verbundenen Blasdüse liefert und bei dem ein Antriebsübertragungselement für das bewegliche Leistungskontaktstück mit dem Antrieb des Druckgasschalters über eine Langloch-Totgangverbindung verbunden ist, und bei dem das bewegliche Leistungskontaktstück von einer Druckfeder umgeben ist, von der sich ein Ende an diesem Leistungskontaktstück abstützt.

Ein derartiger Druckgasschalter ist durch die DE-OS 17 65 381 bekanntgeworden.

Bei diesem bekannten Schalter ist der bewegliche Teil der Pümpeinrichtung, der Kompressionszylinder, der mittels eines Bolzens an der Antriebsstange des Druckgasschalters angelenkt ist, mit einem zylindrisehen Fortsatz des beweglichen Leistungskontaktstücks über eine Langloch-Totgangverbindung verbunden, wobei sich zwei Langlöcher in dem zylindrischen Fortsatz an gegenüberliegenden Seiten befinden und den Bolzen aufnehmen. Das bewegliche Leistungskontaktstück ist dabei bis in seinen zylindrischen Fortsatz hinein mit einer Druckfeder umgeben, die sich kontaktseitig am Leistungskontaktstück und am anderen Ende am Kompressionszylinder abstützt; sie ist daher in der Einschaltstellung gespannt und entspannt sich bei der Bewegung des Kompressionszylinders und dient zur Erhöhung des Kontaktdruckes in der Einschaltstellung. Bei der Ausschaltbewegung ist bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Bolzen am Ende der Langlöcher auftrifft, die Blasdüse verschlossen, weil sich bis zu diesem Zeitpunkt das bewegliche Leistungskontaktstück nicht bewegt. Das Löschgas erfährt daher eine Vorkompression. Bis zu diesem Zeitpunkt entspannt sich bereits die Druckfeder; danach bleibt ihre Lage 'konstant, weil der Bolzen nunmehr neben dem

(i5 Kompressionszylinder auch das bewegliche Leistungskontaktstück im gleichen Maße mitnimmt. Dabei wird die Kontaktstücktrennung bewirkt. Die Geschwindigkeit der Kontaktstücktrennung wird dabei praktisch

allein von der Geschwindigkeit der Antriebsbewegung bestimmt, abgesehen von dem Impuls, den das bewegliche Leistungskontaktstück beim Auftreffen des Bolzens am Ende der Langlöcher erfährt. Die Feder vermag daher keine zusätzliche Beschleunigung des beweglichen Leistungskontaktstücks zu bewirken, weil sie bereits die entspannteste Lage einnimmt, bevor die Bewegung des beweglichen Leistung=kontaktstücks beginnt

Dadurch ist bei dem bekannten Druckgasschalter die Lichtbogenzeit mit allen daraus resultierenden Konsequenzen (z. B. Verschmutzung) relativ lang, weil der Höhe der Geschwindigkeit des Schalterantriebes Grenzen gesetzt sind. Außerdem geht zuviel Löschgas bereits in einer Phase der Kontaktstücktrennung verloren, in der die Leistungskontaktstücke noch nicht den günstigsten Löschabstand haben. Die Ausschaltleistung ist damit begrenzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Druckgasschalter der eingangs bezeichneten Art, diesen so auszubilden, daß neben der Vorkompression auch eine sehr schnelle Kontaktstücktrennung bei hohen Strömen möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß eine vom auszuschaltenden Strom ab Überschreitung eines bestimmten Wertes desselben einschaltbare Verklinkungseinrichtung für das bewegliche Leistungskontaktstück vorgesehen ist, die dieses Leistungskontaktstück in der Einschaltstellung verriegelt, daß das entgegen der Ausschaltrichtung weisende Ende der Druckfeder an einem des beweglichen Leistungskontaktstücks umschließenden, axial verschiebbare Schiebeglied anliegt, das ein Teil des Antriebsübertragungselementes bildet und das ein Entriegelungsglied aufweist, das wegabhängig während des Ausschaltvorganges die Verklinkungseinrichtung des beweglichen Leistungskontaktstückes löst.

Bei dem Druckgasschalter nach der Erfindung ist im verklinkten Zustand, d. h. wenn hohe Ströme geschaltet werden, die Geschwindigkeit des beweglichen Schaltstiftes bei der Kontakttrennung unabhängig von der Geschwindigkeit der Relativbewegung in der Pumpeinrichtung und wird praktisch allein von der Masse des beweglichen Leistungskontaktstücks und dem Maße der Anspannung der Druckfeder bestimmt. Sie kann daher erheblich größer als im Vergleich zur Geschwindigkeit der Relativbewegung in der Pumpeinrichtung gemacht werden. Die Kontaktstücktrennzeit und damit die Lichtbogenzeit ist damit sehr klein. Das Löschgas, das über die Vorkompression während der Bewegung entlang der Langlöcher hinaus beim Spannen der Druckfeder durch das Schiebeglied noch weiter komprimiert wird, bebläst den Lichtbogen dabei optimal, da kein Gas in einer Phase verloren geht, in der noch kein genügender Kontaktstückabstand vorhanden ist.

Der Druckgasschalter nach der Erfindung besitzt daher eine vergleichsweise hohe Ausschaltleistung.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wu,' !^;e Erfindung näher erläutert.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch im Schnitt ein Pol eines autopneumatischen Druckgasschalters in der Einschaltstellung gezeigt. Zur Vereinfachung sind das gasdichte äußere Gehäuse des Schalterpoles sowie die Polsäule und der Antrieb nicht dargestellt. Gehäuse und Polsäule sind mit dem Löschgas unter einem Druck von ca. 3 at gefüllt.

Der dargestellte Schalterpol hat die äußeren Stromanschlüsse 40, 41, die mit dem hohlen, festen Leistungskontaktstück 10 bzw. dem hohlen, beweglichen Leistungskontaktstück 11 elektrisch verbunden ist Die Verbindung des Stromanschlusses 41 mit dem beweglichen Leistungskontaktstück 11 erfolgt dabei über einen im Innern des Kontaktstückes angeordneten Ringkontaktstück 20. Die Leistungskontaktstücke 10 und 11 bilden dabei den Leistungspfad. Es ist weiterhin

ίο eine Pumpeinrichtung vorgesehen, die aus einem feststehenden Kompressionszylinder 1 und einem beweglichen Kompressionszylinder 6 besteht der von dem nicht dargestellten Antrieb des Druckgasschalters direkt über eine Stange 38 betätigt wird; diese Pumpeinrichtung liefert während des Ausschaltvorganges des Druckgasschalters komprimiertes Löschgas für die Beblasung des Lichtbogens in einer mit dem feststehenden Kompressionszylinder 1 verbundenen Blasdüse 5. Die Öffnung der Blasdüse ist in der Einschaltstellung durch das bewegliche Leistungskontaktstück 11 verschlossen.

Es ist weiterhin eine vom auszuschaltenden Strom ab Überschreitung eines vorbestimmten Wertes desselben, einschaltbare Verklinkungseinrichtung 17, 18 für das bewegliche Leistungskontaktstück 11 vorgesehen, die dieses Leistungskontaktstück in der Einschaltstellung verriegelt. Diese Verklinkungseinrichtung wird später noch näher erläutert werden. Das bewegliche Leistungskontaktstück 11 ist über ein Antriebsübertragungselement mit dem Antrieb des Druckgasschalters über eine Langloch-Totgangverbindung verbunden. Ein Teil dieses Antriebsübertragungselementes wird durch ein das bewegliche Leistungskontaktstück 11 umschließendes, axial verschiebbares Schiebeglied 39 gebildet, das ein Entriegelungsglied 42 aufweist das wegabhängig während des Ausschaltvorganges die Verklinkungseinrichtung 17,18 des beweglichen Leistungskontaktstücks 11 löst.
Es ist dabei eine Druckfeder 12 vorgesehen, von der

■to sich ein Ende an dem Element 18 der Verklinkungseinrichtung abstützt und von der das entgegen der Ausschaltrichtung weisende Ende an dem Schiebeglied 39 anliegt so daß beim axialen Verschieben des Schiebegliedes 39 in Ausschaltrichtung dieses die Druckfeder 12 spannt, die beim Lösen der Verklinkungseinrichtung für eine schnelle Bewegung des beweglichen Leistungskontaktstückes in Ausschaltrichtung sorgt.

Das Schiebeglied besitzt eine das bewegliche Leistungskontaktstück 11 konzentrisch umgebende Scheibe 39 mit einem sich am Rand der Scheibe senkrecht zu ihrer Ebene sich erstreckenden ringförmigen Fortsatz 3. Dieser ringförmige Fortsatz 3 bildet eine bewegliche Kontaktbrücke im Hauptstrompfad, der zu dem aus den Leistungskontaktstücken 10 und 11 gebildeten Strompfad parallel geschaltet ist und die feststehenden Hauptstromkontaktstücke 1 und 2 aufweist. Die durch den ringförmigen Fortsatz 3 gebildete bewegliche Kontaktbrücke trennt während der Ausschaltbewegung den Hauptstrompfad auf, bevor das an der Scheibe 39 angebrachte Entriegelungsglied 42 die Verklinkungseinrichtung 17, 18 des Leistungskontaktstückes 11 löst.
Das Antriebsübertragungselement weist antriebsseitig ein koaxial zu den Leistungskontaktstücken angeordnetes hohlzylindrisches Teil 4 auf, der aus Isolierstoff besteht, das den gleichen Durchmesser wie der ringförmige Fortsatz 3 des Schiebegliedes besitzt und

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mit diesem stirnseitig verbunden ist. Dies hohlzylindrische Teil 4 ist antriebsseitig mit einem parallel zur Längsachse des Druckgasschalters verschiebbaren Schlitten 9 verbunden, dem sich die Langloch-Totgangverbindung mit dem Antrieb des Druckgasschalters befindet. Diese Langloch-Totgangverbindung weist dabei einen Bolzen 34 auf, an dem die nicht dargestellte Antriebsstange des Schalterantriebes angelenkt ist. Dieser Bolzen 34 ist in dem Langloch des Schlittens 9 gelagert, welcher auf einem Lager 36 verschiebbar ist. Über die bereits erwähnte Druckstange 38 ist der Bolzen 34 direkt mit dem Kompressionskolben 6 verbunden. Der Schlitten 9, der erst dann bewegt wird, wenn der Bolzen 34 auf die rechte Seite des Langloches trifft, ist mit dem hohlzylindnschen Teil 4 fest verbunden.

Die Verklinkungseinrichtung besitzt einen an einem festen Teil 2 des Druckgasschalters gehaltenen, gegenüber dessen Längsachse radial beweglichen Verriegelungsstift 17, der in eine Ringnut eines am beweglichen Leistungskontaktstück fest angebrachten Kreisringes 18 in der Verriegelungsstellung eingreift. Dieser Kreisring 18 dient gleichzeitig als Widerlager für die bereits erwähnte Druckfeder 12. Der Verriegelungsstift 17 weist eine parallel zur Längsachse des Druckgasschalters verlaufende Bohrung 31 auf. Das am Schiebeglied 39 angebrachte Entriegelungselement ist ein sich parallel zur Längsachse des Druckgasschalters sich erstreckender Entriegelungsstift 42, der am freien Ende eine zur Längsachse des Druckgasschalters hin abgeschrägte Spitze hat. Die jeweiligen Abstände von der Längsachse des Druckgasschalters zu der Bohrung 31 und des Entriegelungsstiftes 42 sind so bemessen, daß der Entriegelungsstift 42 in die Bohrung 31 des Entriegelungsstiftes nur unter dessen Verschiebung in seine Entriegelungsstellung eintreten kann.

Der dargestellte Druckgasschalter arbeitet wie folgt:

In der Einschaltstellung sei das bewegliche Leistungskontaktstück 11 verriegelt. Bei Überschreitung eines vorgesehenen Wertes des Kurzschlußstromes wird gleichzeitig mit der Auslösung des Schalterantriebes ein Magnetanker 15 des Verriegelungsstiftes 10 von einem Magnetring 14 gegen die Kraft einer Feder angezogen. Dadurch tritt das untere Ende des Verriegelungsstiftes 17 in die Ringnut des Kreisringes 18 ein und verriegelt das bewegliche Leistungskontaktstück 11 in der Einschaltstellung. Das Magnetsystem 14, 15 mit dem Verriegelungsstift 17 ist dabei so ausgelegt, daß dieser infolge seiner Trägheit in der unteren Lage verharrt.

Bei Betätigung des Antriebes in der Ausschaltrichtung wird der Kompressionskoiben 6 über die Druckstange 38 zunächst allein nach rechts bewegt. Dadurch kommt es zur Verdichtung des zwischen Kompressionszylinder 1 und dem festen Leistungskontaktstück 10 angeschlossenen Druckgases. Durch das in der Bohrung der feststehenden Blasdüse 5, die aus einem Isolierstoff besteht, dicht anliegende bewegliche Leistungskontaktstück wird dabei ein vorzeitiges Entweichen des Druckgases verhindert Es tritt somit eine Vorkompression des Löschgases auf. Sobald der Bolzen 34 am rechten Ende des Langloches auftritt, wird der Langlochschlitten 9 mitgenommen. Der dabei entstehende Stoß wird durch eine nicht gezeichnete Dämpfungseinrichtung aufgenommen. Die Bewegung des Langlochschlittens wird durch den an ihm befestigten Isolierstoffzylinder 4 auf das Schiebeglied 39 übertragen, wodurch die Hauptstromtrennung am Hauptstromkontaktstück 32 erfolgt; die Kontaktstelle 33 bildet dabei einen sogenannten Schleifkontakt. Durch

ίο die Bewegung des Schiebegliedes wird die Druckfeder 12 gespannt. Erst wenn der an der Scheibe des Schiebegliedes angebrachte Entriegelungsstift 42 in die entsprechende Bohrung 31 im Verriegelungsstift 17 eindringt und diesen anhebt, wird die Verriegelung des

Ii beweglichen Leistungskontaktstückes il aufgehoben. Dieses Leistungskontaktstück wird dann mit sehr hoher Beschleunigung durch die Druckfeder nach rechts in Ausschaltrichtung bewegt und der bei der Kontaktstücktrennung entstehende Schaltlichtbogen wird durch das hoch komprimierte Löschgas optimal beblasen.

1st der Ausschaltstrom so klein, daß die Verklinkung nicht aktiviert wird, dann wird durch das Schiebeglied über die vorgespannte Druckfeder 12 das bewegliche Leistungskontaktstück 11 mit der Bewegung des Schiebegliedes nach rechts bewegt. Da die Kontaktstücküberdeckung des Leistungskontaktstücks 30 größer ist als die des Hauptstromkontaktstücks 32 für den Hauptstrompfad, trennt das Leistungskontaktstück, wie üblicherweise erforderlich, erst nach dem Hauptstrom-

jo kontaktstück 32. Zu diesem Zeitpunkt ist das im Kompressionszylinder 1 komprimierte Löschgas bis auf ein sehr kleines Restvolumen komprimiert. Der zwischen den Leistungskontaktslücken 10 und ίί entstehende Lichtbogen wird intensiv beblasen, wobei das Löschgas durch die hohlen Leistungskontaktstücke 10 und 11 abströmt

Die Einschaltung des Druckgasschalters erfolgt in umgekehrter Weise wie die Ausschaltung. Durch die Rückwärtsbewegung des Kompressionskolbens 6 füllt

•to sich der Kompressionszylinder mit Druckgas. Die Füllung kann durch in den Kompressionskolben 6 oder die Isolierstoffdüse 5 eingebaute, nicht dargestellte Rückschlagventile unterstützt werden. Die Rückbewegung des Hauptstrom- und des Leistungskontaktstücks erfolgt nach teilweiser Füllung des Kompressionszylinders 1, sobald der Bolzen 34 am linken Ende des Langlochschlittens auftrifft Durch den mit dem Langlochschlitten 9 und der Kontaktbrücke 3 fest verbundene Isolierstoffzylinder 4 wird die Kontaktbrükke 3 in die Einschaltstellung zurückgeführt Das bewegliche Leisiüngskontaktstück 11 wird durch den scheibenförmigen Teil 39 des Schiebegliedes, der auf den auf dem Kontaktstück 11 sitzenden Ring 13 auf trifft, in die Einschaltstellung zurückbewegt Dabei erfolgt die Berührung der Leistungskontaktstücke 10 und 11 vor dem Schließen des Hauptstromkontaktstücks 32.

Der Druckgasschalter nach der Erfindung besitzt eine hohe Ausschaltleistung, die sich aus der hohen Schaltstiftgeschwindigkeit bei hohen Strömen unter starker Vorkompression des Löschgases ergibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Autopneumatischer Druckgasschalter mit einem hohlen beweglichen und einem hohlen festen Leistungskontaktstück, mit einer einen Kompressionskolben und einen Kompressionszylinder aufweisenden, von dem Antrieb des Druckgasschalters direkt betätigten Pumpeinrichtung, die während des Ausschaltvorganges des Druckgasschalters komprimiertes Löschgas für die Beblasung des Lichtbogens in einer mit dem feststehenden Teil der Pumpeinrichtung verbundenen Blasdüse liefert und bei dem ein Antriebsübertragungselement für das bewegliche Leistungskontaktstück mit dem Antrieb des Druckgasschalters über eine Langloch-Totgang-Verbindung verbunden ist, und bei dem das bewegäiche Leistungskontaktstück von einer Druckfeder umgeben ist, von der sich ein Ende an diesem Leistungskontaktstück abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom auszuschaltenden Strom ab Überschreitung eines bestimmten Wertes desselben einschaltbare Verklinkungseinrichtung (17, 18) für das bewegliche Leistungskontaktstück (11) vorgesehen ist, die dieses Leistungskontaktstück in der Einschaltstellung verriegelt, daß das entgegen der Ausschaltrichtung weisende Ende der Druckfeder (12) an einem das bewegliche Leistungskontaktstück umschließenden, axial verschiebbare Schiebeglied anliegt, das ein Teil des Antriebsübertragungselementes bildet und das ein Entriegelungsglied (42) aufweist, das wegabhängig während des Ausschaltvorganges die Verklinkungseinrichtung (17, 18) des beweglichen Leistungskontaktstücks (11) löst.

2. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1 mit einem zu dem aus den Leistungskontaktstücken gebildeten Strompfad parallel geschalteten Hauptstrompfad, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebeglied eine das bewegliche Leistungskontaktstück (11) konzentrisch umgebende Scheibe (39) mit einem sich am Rande der Scheibe senkrecht zu ihrer Ebene sich erstreckenden ringförmigen Fortsatz (3) besitzt, der eine bewegliche Kontaktbrücke im Hauptstrompfad bildet, die während der Ausschaltbewegung den Hauptstrompfad auftrennt, bevor das an der Scheibe (39) angebrachte Entriegelungsglied (42) die Verklinkungseinrichtung (17, 18) des Leistungskontaktstücks (11) löst.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsübertragungselement antriebsseitig ein koaxial zu den Leistungskontaktstücken angeordnetes hohlzylindrisches Teil (4) aufweist, das den gleichen Durchmesser wie der ringförmige Fortsatz (3) des Schiebegliedes besitzt und mit diesem stirnseitig verbunden ist und daß das Teil (4) antriebsseitig mit einem parallel zur Längsachse des Druckgasschalters verschiebbaren Schlitten (9) verbunden ist, in dem sich die Langloch-Totgangverbindung mit dem Antrieb des Druckgasschalters befindet.

4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklinkungseinrichtung einen an einem festen Teil des Druckgasschalters gehaltenen, gegenüber dessen Längsachse radial beweglichen Verriegelungsstift (17) besitzt, der in eine Ringnut eines am beweglichen Leistungskontaktstücks (11) fest angebrachten Kreisrings (18) in der Verriegelungsstellung eingreift und daß der Kreisring (18) gleichzeitig als Widerlager für die Druckfeder (12) dient

5. Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsstift (17) der Verklinkungseinrichtung eine parallel zur Längsachse des Druckgasschalters verlaufende Bohrung (31) aufweist, daß das am Schiebeglied angebrachte Entriegelungselement ein sich parallel zur Längsachse des Druckgasschalters sich erstreckender Entriegelungsstift (42) mit einer am freien Ende zu der Längsachse des Druckgasschalters hin abgeschrägten Spitze ist und daß die jeweiligen Abstände von der Längsachse des Druckgasschalters zu der Bohrung (31) und des Entriegelungsstiftes (42) so bemessen sind, daß der Entriegelungsstift (42) in die Bohrung (31) des Verriegelungsstiftes (17) nur unter dessen Verschiebung in seine Entriegelungsstellung eintreten kann.