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Ein Ansprechen dieser Vorrichtung mit äußerst geringer Verzögerung
wird durch das Ansprechen des Sensors auf eine Druckänderung erreicht, da der durch
einen Störlichtbogen ausgelöste Druckanstieg schon etwa 10 msec nach dem Brennbeginn
des Störlichtbogens sein Maximum erreicht, der Druckanstieg also sehr steil ist.
Hinzu kommt noch, daß ein Sensor verwendet werden kann, der schon bei einem Bruchteil
des gesamten Druckanstieges anspricht. Die Ansprechverzögerung ist also deutlich
kleiner als 10 msec, wodurch sich trotz der Zeitspanne, welche zwischen dem Ansprechen
des Sensors und dem Schließen des Erdungsschnellschalters vergeht, eine wesentlich
kürzere Lichtbogenbrenndauer als bisher erreichen läßt. Der Einfache Aufbau und
die hohe betriebssicherheit sind dadurch sichergestellt, daß der Sensor, der bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen als Zylinder-Kolben-Aggregat ausgebildet ist oder
einen Balg aufweist, über den die beiden Endteile miteinander verbunden sind, ein
einfaches und äußerst zuverlässig arbeitendes
Bauteil ist und die
Verbindung zwischen dem Sensor und der Verriegelungseinrichtung als unmittelbare,
mechanische Kupplung ausgebildet sein kann.
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Weist der Sensor einen in einem Zylinder geführten Kolben auf, dann
ist es vorteilhaft, den Kolben über eine den Boden des Zylinders durchdringende
Stange mit der Verriegelungseinrichtung zu kuppeln. Zum einen ist dies eine konstruktiv
besonders einfache Lösung und zum anderen erhält man hierbei mit einfachen Mitteln
eine sehr gute Führung des Kolbens, auch wenn dieser eine geringe axiale Länge hat,
was im Hinblick auf seine Masse von Vorteil ist.
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Bei Verwendung eines Balges, der vorzugsweise aus Metall besteht,
kann dieser unmittelbar oder über starre Zwischenglieder mit den beiden Endteilen
verbunden sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, den Hohlkörper mit wenigstens einer
in seinen Hohlraum mündenden Öffnung zu versehen. Über diese Öffnung kann ein Druckausgleich
erfolgen, wodurch einfacher Weise Fehlschaltungen, wie sie sonst durch äußere Störeinflüsse,
beispielsweise den Knall, den ein mit Überschallgeschwindigkeit fliegendes Flugzeug
erzeugt, entstehen könnten, vermieden werden. Der Ansprechwert des Sensors kann
dann auf eine so geringe Druckdifferenz eingestellt werden, daß er schon in der
ersten Hälfte des durch einen Störlichtbogen ausgelösten Druckanstiegs anspricht.
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Sofern ein sich an die Öffnung anschließender Anschlußstutzen vorgesehen
ist, ist es in einfacher Weise möglich, den Druckausgleich mit jeder beliebigen
Stelle innerhalb oder außerhalb der Anlage vorzunehmen.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand verschiedener, in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen
Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels, F i g. 2 einen Längsschnitt eines
zweiten Ausführungsbeispiels, F i g. 3 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels.
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In einer im einzelnen nicht dargestellten Mittelspannungsschaltanlage
ist zwischen demjenigen Pol eines Lasttrennschalters, an den ein in die Schaltanlage
eingeführtes Kabel angeschlossen ist, und Erde ein Erdungsschnellschalter geschaltet,
der die Aufgabe hat, beim Auftreten eines Störlichtbogens diesen kurzzuschließen,
was im Ausführungsbeispiel durch das Erden des Lasttrennschalters erfolgt. Der Erdungstrennschalter
führt dann solange den Kurzschließstrom, bis der im Leitungszug liegende Leistungsschalter
öffnet.
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Von diesem Erdungsschnellschalter sind in F i g. 1 nur ein schwenkbarer
Schaltarm 1 und eine diesen Schaltarm tragende Welle 2 dargestellt. Dem Schaltarm
list ein nicht dargestellter Federkraftspeicher zugeordnet, der auf die Welle 2
ein Drehmoment ausübt, das den Schaltarm 1 beispielsweise im Uhrzeigersinn zu schwenken
sucht. Eine als Ganzes mit 3 bezeichnete Verriegelungseinrichtung blockiert in ihrer
Verriegelungsstellung die Welle 2 in der in F i g. 1 dargestellten Lage, in der
sich der Schaltarm 1 im geöffneten Zustand befindet, also das zugeordnete Gegenkontaktstück
nicht berührt, und der Federkraftspeicher gespannt ist. Die Verriegelungseinrichtung
3 weist eine drehfest auf der Welle 2 sitzende Sperrscheibe 4 auf, die in ihrer
Außenmantelfläche mit einer Nut5 versehen ist. In diese Nut 5 greift in der Verriegelungsstellung
eine Nase 6'
einer Sperrklinke 7 ein, welche im Ausführungsbeispiel als doppelarmiger
Winkelhebel ausgebildet ist, der schwenkbar auf einem parallel zur Welle 2 angeordneten
Zapfen 8 gelagert ist, welcher wie die Welle 2 von einem Tragarm 9 getragen wird.
Eine vorgespannte, im Ausführungsbeispiel am freien Ende eines die Nase 6' tragenden
Armes 6 der Sperrklinke 7 angreifenden Schraubenfeder 10 ist andererseits in einen
am Tragarm 9 vorgesehenen Halter 11 eingehängt. Die Schraubenfeder 10 sucht daher
die Nase 6' in Eingriff mit der Nut 5 zu halten. Der Halter 11 ist ein schwenkbar
und in wählbarer Stellung feststellbarer Arm, um die Vorspannung der Schraubenfeder
10 und damit den Druck, bei dem die Verriegelung geöffnet wird, auf die gewünschten
Werte einstellen zu können.
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Mit quer zur Längsachse der Welle 2 liegender Längsachse ist am Tragarm
9 ein Boden 12' eines Zylinders 12 befestigt, und zwar, wie F i g. 1 zeigt, derart,
daß ein zweiter Arm 13 der Sperrklinke 7 etwa parallel zum Boden 12' im Abstand
von diesem liegt und sich in radialer Richtung bis etwas über das Zentrum des Bodens
hinaus erstreckt. Eine auswechselbare Düse 14 im Boden 12' stellt eine veränderbare
Verbindung zwischen einem Innenraum 15 des Zylinders 12 und der Umgebung her.
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Im Zylinder 12 ist axial verschiebbar ein Kolben 16 geführt, welcher
zusammen mit dem Zylinder 12 einen Drucksensor bildet. Der Kolben 16 ist in Form
einer flachen Scheibe mit hochgestelltem Rand ausgebildet und hat daher eine geringe
axiale Länge. In die Außenmantelfläche des Randes ist eine Ringnut eingestochen,
in der ein Dichtungsring 17 und unter diesem ein Federring 18 liegen. Eine Kolbenstange
19 erstreckt sich in Längsrichtung der Achse des Zylinders 12 bis nahe an den Boden
12' heran. In dieses Ende der Kolbenstange 19 ist ein Führungsbolzen 20 eingeschraubt,
welcher längsverschiebbar in einer zentralen Führungsbohrung 21 des Bodens 12' geführt
ist. Wie F i g. 1 zeigt, erweitert sich die Führungsbohrung 21 zu beiden Enden,
um die Reibung so gering wie möglich zu halten. Ein aus dem Zylinder 12 herausragender
Endabschnitt des Führungsbolzens 20 ist als Kopf 20' mit balliger Stirnfläche ausgebildet.
An dieser Stirnfläche liegt der Arm 13 der Sperrklinke 7 an.
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Tritt in der Mittelspannungsschaltanlage ein Störlichtbogen auf,
dann bewirkt die durch diesen erzeugte Druckwelle eine Verschiebung des Kolbens
16 gegen den Boden 12' des Zylinders 12 hin. Hierdurch wird die Sperrklinke 7 bei
einer Blickrichtung gemäß F i g. 1 im Uhrzeigersinn geschwenkt, wodurch die Nase
6' aus der Nut 5 ausrastet. Der nun entriegelte Federkraftspeicher dreht die Welle
2 im Uhrzeigersinn bei einer Blickrichtung gemäß F i g. 1 und schwenkt dadurch den
Schaltarm 1 in seine Schließstellung.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Auslösung eines nicht dargestellten Erdungsschnellschalters in einer Energieversorgungsanlage
beim Auftreten eines Störlichtbogens weist eine als Ganzes mit 103 bezeichnete Verriegelungseinrichtung
einen eine Welle 102, welche einen Schaltarm 101 des Erdungsschnellschalters antreibt,
radial durchdringenden Verriegelungsstift 104 auf, dessen freies Ende von einer
Sperrklinke 107 erfasst wird, deren eines Ende an einem die Verriegelungseinrichtung
tragenden Tragarm 109 angelenkt ist.
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Mit paralleler Schwenkachse ist am anderen Ende der Sperrklinke 107
ein Betätigungsbolzen 120 angelenkt, der etwa im rechten Winkel zur Sperrklinke
liegt und
fest mit einem einen, im Ausführungsbeispiel zylindrisch
ausgebildeten Endteil 116 eines Drucksensors fest verbunden ist. Der Endteil 116
ist seinerseits auf der dem Betätigungsbolzen 120 abgekehrten Seite mit einem Metallbalg
122 verbunden, der gleichachsig zum Betätigungsbolzen 120 angeordnet ist. Das andere
Ende des Metallbalges 122 ist mit dem Rand eines gleichachsig angeordneten, zum
Metallbalg hin offenen Zylinders 112 verbunden, wobei beide Verbindungen luftdicht
ausgebildet sind.
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Ein Boden 112' des Zylinders 112, welcher den zweiten Endteil bildet,
wird von einer in der Zylinderlängsachse liegenden, fest mit dem Boden verbundenen
Schraube 123 durchdrungen, welche außerdem eine Bohrung 124 in einer zum Boden 112'
parallel liegenden Platte 125 des Tragarmes 109 durchdringt. Mittels zweier beidseitig
der Platte 125 auf der Schraube 123 sitzender Muttern 126 läßt sich der Abstand
des Bodens 112' von der Platte 125 und damit die Vorspannkraft des Metallbalges
122 verändern. Eine auswechselbare Düse 114 im Boden 112' verbindet einen Innenraum
115 des Zylinders 112 und des Metallbalges 122 mit der Umgebung des aus dem Zylinder
112, dem Metallbalg 122 und dem Endteil 116 bestehenden Drucksensors.
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Der Drucksensor hat durch die gewählte Konstruktion einen relativ
großen Federweg. Der Metallbalg 122 kann daher relativ klein gewählt werden. Die
Druckdifferenz zwischen dem Druck im Innenraum 115 des Drucksensors und in der Umgebung,
bei der der Drucksensor ansprechen soll, wird mit Hilfe der Schraube 123 und der
Muttern 126 eingestellt.
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Beim Auftreten einer Druckwelle infolge eines Störlichtbogens wird
der Endteil 116 gegen den Zylinder 112 hin gedrückt, wobei der Metallbalg 122 stärker
zusammengefaltet wird. Die Verschiebung des Endteils 116 nach links bei einer Blickrichtung
gemäß F i g. 2 bewirkt über den Betätigungsbolzen 120 eine Schwenkbewegung der Sperrklinke
107 im Uhrzeigersinn, wodurch deren Nase 107' den Verriegelungsstift 104 freigibt.
Nunmehr kann sich die Welle 102 drehen und den Schaltarm 101 des Erdungsschnellschalters
in die Einschaltstellung schwenken. Die Düse 114 verhindert wie beim ersten Ausführungsbeispiel
Fehlschaltungen infolge äußerer Störeinflüsse.
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Die in Fig.3 dargestellte Ausführungsform ist hinsichtlich der Konstruktion
ihrer Verriegelungseinrichtung 203 in gleicher Weise wie die Ausführungsform gemäß
F i g. 2 ausgebildet. Wie Fig. 3 zeigt, ist auch hier ein radial von einer Welle
202, welche ein Schaltmesser 201 trägt, abstehender Verriegelungsstift 204 vorgese-
hen,
dessen freies Ende von einer schwenkbar gelagerten Sperrklinke 207 festgehalten
wird, wenn die Verriegelungseinrichtung verriegelt ist. Ebenso ist wie bei der Ausführungsform
gemäß F i g. 2 das zweite Ende der Sperrklinke 207 mit dem Drucksensor gekuppelt.
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Der Drucksensor weist einen scheibenförmigen Endteil 216 auf, an
dem eine gelenkig mit der Sperrklinke 207 verbundene Verbindungslasche 220 befestigt
ist. Mit dem Endteil 216 ist ein Metallbalg 222 verbunden, dessen Längsachse quer
zur Längsachse der Welle 202 und etwa parallel zum Verriegelungsstift 204 in dessen
Verriegelungsstellung liegt.
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Das andere Ende des Metallbalgs 222 ist mit dem flanschförmigen Rand
einer Gewindehülse 212 verbunden, die gleichachsig zum Metallbalg angeordnet und
in einer Gewindebohrung 224 einer Platte 225 eines Tragarms 209 geführt ist. Mittels
einer auf -der Gewindehülse 212 zwischen deren Flansch und Platte 225 angeordneten
Kontermutter 226 läßt sich der Abstand zwischen dem Flansch sowie der Platte 225
und damit der Wert der Druckdifferenz einstellen, bei dem der Drucksensor die Verriegelungseinrichtung
öffnet.
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Auf der in einen Innenraum 215 weisenden Seite des Endteils 216 ist
ein Stopfen 228 aus Gummi befestigt, dessen Außendurchmesser etwas größer als der
Innendurchmesser der Gewindehülse 212 ist. Bei einem großen Hub kommt daher der
Stopfen 228 in Anlage an die Gewindehülse 212 und bildet dadurch am Hubende ein
Luftpolster im Metallbalg 222.
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Eine den Metallbalg vor Staub, Schmutz, Korrosion und dgl. schützende
Abdeckung 229 erstreckt sich vom Endteil 216 bis zu dem am Flansch 212' der Gewindehülse
212 befestigten Endteil des Metallbalgs 222, ohne sonst an diesem anzuliegen. Die
Abdeckung 229 besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise Leder oder
Kunststoff.
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Das dem Flansch abgekehrte Ende der Gewindehülse 212, welche eine
Verbindungsöffnung 214 zum Innenraum 215 bildet, ist als Anschlußstutzen ausgebildet,
auf den im Ausführungsbeispiel ein Schlauch 230 aufgesteckt ist. Dieser Schlauch
führt in die freie Atmosphäre, wodurch sichergestellt ist, daß Druckwellen, die
aus der freien Atmosphäre zu der Schaltanlage gelangen, nicht zu einer Entriegelung
der Verriegelungseinrichtung 203 führen. Beim Auftreten einer Druckwelle infolge
eines in der Schaltanlage entstandenen Störlichtbogens wird der Endteil 216 so weit
gegen den Endteil 212' bewegt, daß der Verriegelungsstift 204 freigegeben wird.
Damit kann das Schaltmesser 201 in seine Einschaltstellung geschwenkt werden.