DE2620698A1

DE2620698A1 - Druckgasschalter

Info

Publication number: DE2620698A1
Application number: DE19762620698
Authority: DE
Inventors: Rudolf Graf; Hans Heutschi; Ernst Lang; Viktor Dr Stephanides; Richard Thaler; Hans-Rudolf Wuethrich
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1977-04-07
Also published as: FR2326023B1; CH590552A5; AT355665B; FR2326023A1; US4103131A; ATA631576A

Description

Sprecher & Schuh AG, **· ^- ^;- "^ A a r a u

(Schweiz)

Druckgasschalter

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem Kontaktstück, das mittels einer Blasdüse beblasbar ist, die vom Druckraum einer an einen Schaltantrieb gekoppelten Pumpvorrichtung gespeist ist, die ihrerseits einen Pumpenzylinder, einen bezüglich desselben verschiebbaren Hauptkolben sowie einen Zusatzkolben aufweist, der auf der dem Druckraum abgekehrten Seite des Hauptkolbens mit diesem einen bezüglich Rauminhalt veränderbaren Zwischenraum begrenzt, wobei der Zwischenraum und der Druckraum über ein in Richtung des letzteren öffnendes Rückschlagventil miteinander verbunden sind.

7098U/0218

Bei einem bekannten Druckgasschalter dieser Art (Deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2'363'171) ist der Hauptkolben federnd am ortsfest angeordneten Zusatzkolben abgestützt, wobei der Pumpenzylinder mit der Blasdüse beweglich ist, die somit ihrerseits dem beweglichen Kontaktstück des Druckgasschalters zugeordnet ist. Mit dieser bekannten Anordnung ist es zwar möglich, die zum Antrieb des Pumpenzylinders, d.h. zur Durchführung der Ausschaltbewegung erforderliche Antriebskraft kleiner zu bemessen, als wenn die Pumpvorrichtung nur einen einzigen Pumpkolben aufweisen würde. Dennoch muss beim bekannten Schalter die Antriebskraft ausreichen, um auf alle Fälle die von der Feder zwischen den Haupt- und den Zusatzkolben ausgehende Kraft zu überwinden, und zwar unabhängig davon, wie stark diese Feder durch den aus dem Hauptkolben anstehenden Druck bereits gespannt ist. Diese zu überwindende Federkraft ist im Bereich des Endes des Ausschalthubes, d.h. gerade an jener Stelle, wo eine möglichst intensive Blaswirkung erwünscht ist, am grossten.

Bei diesem Stand der Technik ist es ein Zweck der Erfindung, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die zur Durchführung der Ausschaltbewegung erforderliche Kraft praktisch konstant gehalten werden kann. Damit kann auch der Schaltantrieb kleiner bemessen werden.

Dieser Zweck wird beim vorgeschlagenen Druckgasschalter erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zwischen dem Druckraum und dem Zwischenraum ausserdem ein in Richtung zum letzteren öffnendes Druckbegrenzungsventil und der Zwischenraum über ein weiteres, in Richtung auf denselben öffnendes Rückschlagventil mit dem Raum ausserhalb der Pumpvorrichtung verbunden ist, wobei Mittel vorgesehen sind, um zu Beginn des Pumphubes des Hauptkolbens den Zusatzkolben an diesen und vor

709814/0218

·— β ™"

Ende des Pumphubes an den Pumpzylinder zu koppeln.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die in diesem Zusammenhang wichtigsten Bestandteile eines Druckgasschalters, wobei mit einer gestrichelten Linie eine Ausführungsvariante angedeutet ist, und

Fig. 2, in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1, ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Beim dargestellten Druckgasschalter 10 erkennt man ein ortsfest angeordnetes, rohrförmiges Kontaktstück 11. Mit diesem Kontaktstück 11 ist ein bewegliches, stiftförmiges Kontaktstück 12 in und ausser Eingriff bringbar. Das bewegliche Kontaktstück 12 ist von einer Blasdüse 13 aus einem Isolierstoff umgeben und mit dieser zusammen an der Stirnwand 14 eines im Sinne des Doppelpfeiles 15 durch einen nicht dargestellten Schalterantrieb auf und abbewegbaren Pumpenzylinders 16 befestigt.

Ebenfalls nicht dargestellt sind die elektrischen Anschlüsse, die vom Kontaktstück 11 und vom Kontaktstück 12, bezw. von dem metallischen Pumpenzylinder 16 ausgehen, sowie das Schaltergehäuse, das sämtliche dargestellten Schalterteile umgibt.

In der Stirnwand 14 sind Durchlässe 17 ausgebildet, die den Pumpraum 18 des Pumpenzylinders 16 mit dem Einlass 19 der Blasdüse 13 verbinden, deren engste Stelle etwa auf der Höhe des Endes des beweglichen Kontaktstückes 12, jedoch stromabwärts bezüglich desselben angeordnet ist.

7098U/0218

Der Pumpenzylinder 16 ist über einem ortsfesten, auf einer isolierenden Kolbenstange 21 abgestützten Hauptkolben 22 verschiebbar. Diesem Hauptkolben 22 ist ein Zusatzkolben 23 zugeordnet,
der ebenfalls im Pumpenzylinder 16 verschiebbar ist, wobei sich jedoch seine Verschiebbarkeit nach der Relativlage des Hauptkolbens 22 im Pumpenzylinder 16 richtet. Darauf wird noch zurückzukommen sein.

Zwischen dem Hauptkolben 22 und dem Zusatzkolben 23 entsteht somit ein Zwischenraum 24, dessen Rauminhalt von der Relativlage
der beiden Kolben 22, 23 zueinander abhängt. Der Pumpraum 18
und der Zwischenraum 24 sind untereinander durch zwei im Hauptkolben eingebaute Ventile verbunden. Das eine dieser Ventile ist ein unbelastetes, in Richtung des Pumpraumes 18 öffnendes Rückschlagventil 25, das so lange geschlossen bleibt, als der Druck im Pumpraum 18 höher ist als im Zwischenraum 24, d.h. praktisch während des gesamten Pumphubes, bezw. der gesamten Ausschaltbewegung. Das andere dieser im Hauptkolben 22 eingebauten Ventile ist ein mittels einer Feder 26 belastetes und in Richtung zum
Zwischenraum 24 hin öffnendes Druckbegrenzungsventil 27, das das Druckgefälle zwischen Pumpraum 18 und Zwischenraum 24 konstant
hält. In Fig. 1 ist mit der gestrichelten Linie 22' und der Bezugsziffer 27" angedeutet, dass das Druckbegrenzungsventil nicht im Hauptkolben 22 eingebaut zu sein braucht, sondern ebenso gut in einer aussen, am Pumpzylinder 16 vorbei führenden Leitung.

Im Zusatzkolben 23, der mittels einer Dichtung 28 gegen die durch ihn hindurch führende Kolbenstange 21 abgedichtet ist, ist ein
weiteres, unbelastetes, in Richtung auf den Zwischenraum 24 hin öffnendes Rückschlagventil 29 eingebaut, das so lange geschlossen bleibt, als der Druck im Zwischenraum 24 höher als jener im Ansaugraum 30 des Pumpzylinders 16 ist.

7098U/0218

Auf der dem Zwischenraum 24 abgekehrten Seite des Zusatzkolbens 23 ist an diesem bei 31 das eine Ende eines Winkelhebels 32 angelenkt. Der Winkelhebel 32 ist an seinem Scheitel und an seinem anderen Ende mit drehbaren Rollen 33, 34 bestückt. Die Rolle 33 läuft auf der Mantelfläche der Kolbenstange 21 ab und wirkt insbesondere mit einer an dieser Mantelfläche ausgebildeten Absetzung 35 zusammen, während die Rolle 34 auf einer Kulisse 36 läuft, die der Einfachheit halber an der Innenseite des Pumpenzylinders 16 eingezeichnet ist. An ihrem oberen Ende weist die Kulisse eine Vertiefung 37 auf, in die die Rolle 34 hinein passt.

In der Einschaltlage greift das Kontaktstück 12 in das Kontaktstück 11 ein, das seinerseits durch die engste Stelle 20 der Blasdüse 13 dicht umgeben ist. Der Pumpenzylinder 16 ist in seiner höchsten Stellung und die Kulisse 36 drückt über die Rolle 34 und den Winkelhebel 32 die Rolle 33 in die Absetzung 35. Der Zusatzkolben 23 ist mithin an den Hauptkolben 22 gekoppelt. Bei der Ausschaltbewegung wird durch den Verbund der beiden Kolben der Pumpraum 18 unter Druck gesetzt, die Blasdüse mit einem den zwischen den Kontaktstücken 11 und 12 entstehenden Lichtbogen beblasenden Löschqas gespeist. Der Druck im Pumpraum 18 und mithin die zur Bewegung des Pumpenzylinders 16 erforderliche Antriebskraft nimmt - solange die Kolben 22, 23 aneinander gekoppelt sind - zunächst stetig zu. Sobald jedoch die Abwärtsbewegung des Pumpenzylinders 16 soweit fortgeschritten ist, dass die Rolle 34 in die Vertiefung 37 eintreten kann, überfährt die Rolle 3 3 die Absetzung 35, da der Zusatzkolben 23 durch die von seinen Umfangsdichtungen 38 zur Innenwand des Pumpenzylinders 16 ausgehenden Reibungskräfte ohnehin die Tendenz hat, sich mit dem Pumpenzylinder 16 nach unten zu bewegen. Nun ist der Zusatzkolben 23 mit dem Pumpenzylinder 16 verriegelt und führt dieselbe Bewegung wie dieser

7098U/0218

- 4Γ-

aus. Nur der Hauptkolben 22 verdrängt weiterhin Löschgas aus dem Pumpraum 18, wobei jedoch das Druckgefälle zwischen dem sich verkleinernden Pumpraum 18 und dem sich nun vergrössernden Zwischenraum 34 durch das Druckbegrenzungsventil 27 konstant bleibt. Sollte am Anfang dieser Phase der Druck im Zwischenraum 24 unter jenen des Ansaugraumes 30 absinken, spricht auch das Rückschlagventil 29 im Zusatzkolben 23 an. Damit wird aber in dieser Phase auch die zur Abwärtsbewegung des Pumpzylinders erforderliche Kraft nicht weiter ansteigen. Es versteht sich von selbst, dass der Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventil 27 und der "Vorlauf" des Pumphubes, d.h. jener Teil desselben, bis die Kolben voneinander losgekoppelt werden, vorteilhaft derart aufeinander abgestimmt werden, dass der am Ende dieses Vorlaufes erzielte Druck im Pumpraum 18 etwa dem Ansprechdruck des Druckbegrenzungsventils 27 entspricht. Bei der Einschaltbewegung, d.h. wenn sich der Pumpenzylinder 16 mit dem mit diesem verriegelten Zusatzkolben nach oben bewegt, wiederholen sich die Vorgänge in der umgekehrten Reihenfolge, wobei jedoch die beiden Rückschlagventile 25 und 29 ansprechen und aus dem Ansaugraum 30 frisches Löschgas ansaugen.

Die Ausfuhrungsform der Fig. 2 entspricht weitgehend jener der Fig. 1, so dass hier lediglich auf die Unterschiede einzugehen ist. Der Zusatzkolben 23 ist in diesem Fall selbst als topfförmige, im Pumpenzylinder 16 verschiebbare Zylinderbüchse 39 ausgebildet, in der der Hauptkolben 22 seinerseits verschiebbar gelagert ist. Die Bohrung des Pumpraumes 18 ist durch eine den Kolben 22, 23 zugekehrte Schulter 40 abgesetzt, wobei der kleinere Bohrungsdurchmesser jenem der Bohrung in der Zylinderbüchse 39 und mithin dem Aussendurchmesser des Hauptkolbens 22 entspricht, während der grössere Bohrungsdurchmesser dem Aussendurchmesser der Zylinderbüchse 39, d.h. des Zusatzkolbens 23 entspricht. Die Lage der Vertiefung 37 in der Ku-

7098U/0218

lisse 36 ist so gewählt, dass die Verriegelung des Zusatzkolbens 23 mit dem Pumpenzylinder 16 praktisch dann erfolgt, wenn der Zusatzkolben 23 an der Schulter 40 ansteht.

Bei dieser Ausführungsform lassen sich bei gleichbleibenden Antriebskräften entweder in der letzten Phase der Ausschaltbewegung höhere Drücke im Pumpraum 18 erreichen, oder aber es lässt sich - immer bei gleichen Antriebskräften - während des "Vorlaufes" des Pumphubes eine grössere Menge von Löschgas der Blasdüse zuführen.

70 9 8U/0218

AO

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Druckgasschalter mit einem Kontaktstück (12), das mittels einer Blasdüse (13) beblasbar ist, die vom Druckraum (18) einer an einen Schaltantrieb gekoppelten Pumpvorrichtung gespeist ist, die ihrerseits einen Pumpenzylinder (16), einen bezüglich desselben verschiebbaren Hauptkolben (22) , sowie einen Zusatzkolben (23) auf v/eist, der auf der dem Druckraum (18) abgekehrten Seite des Hauptkolbens (22) mit diesem einen bezüglich Rauminhalt veränderbaren Zwischenraum (24) begrenzt, wobei der Zwischenraum (24) und der Druckraum (18) über ein in Richtung des letzteren öffnendes Rückschlagventil (25) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckraum (18) und dem Zwischenraum (24) ausserdem ein in Richtung zum letzteren öffnendes Druckbegrenzungsventil (27) und der Zwischenraum (24) über ein weiteres, in Richtung auf denselben öffnendes Rückschlagventil (29) mit dem Raum ausserhalb der Pumpvorrichtung verbunden ist, wobei Mittel (32 - 37) vorgesehen sind, um zu Beginn des Pumphubes des Hauptkolbens (22) den Zusatzkolben (23) an diesen und vor Ende des Pumphubes an den Pumpzylinder (16) zu koppeln.
2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (27) im Hauptkolben (22) eingebaut ist.

7098H/021
3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Druckbegrenzungsventil in einer den Druckraum (18) mit dem Zwischenraum (24) verbindenden Leitung (22') eingebaut ist.
4. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkolben (23) als im Pumpenzylinder . (16) verschiebbare Zylinderbuchse (39) ausgebildet ist, in welcher der Hauptkolben (22) seinerseits verschiebbar gelagert ist.
5. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Zusatzkolben (23) ein Rasthebel (32) angelenkt ist, der in Abhängigkeit des Hubes des Hauptkolbens (22) in eine Ausnehmung (35) an dessen Kolbenstange (21) oder in eine solche (37) am Pumpenzylinder (16) einrastet.
6. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Rückschlagventil (29) im Zusatzkolben (23) eingebaut ist.
7. Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenzylinder (16) eine zur Zylinderbüchse (39) hin zugekehrte und als Anschlag für diese dienende Schulter (40) aufweist*

709814/0218