DE2746510A1

DE2746510A1 - Oelarmer hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE2746510A1
Application number: DE19772746510
Authority: DE
Inventors: Johann Blatter; Walter Schaad
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1976-11-23
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1978-05-24
Also published as: CH597687A5; SE7712672L; GB1540572A; ES463853A1

Description

A 2170 CH

Patentanwälte Leinweber r_s Zimmermann

Rosenfv.! 7 / II. Aufg. D -8000 München 2

Sprecher & Schuh AG, A a r a u

(Schweiz)

17. Oktober 1977

OELARMER HOCHSPANNUNGSSCHALTER

Die Erfindung betrifft einen ölarmen Hochspannungsschalter, mit einem festen und mit einem beweglichen Kontakt, der an einen Antrieb gekoppelt ist und mit einer an denselben Antrieb gekoppelten Kolbenpumpe, die im Zuge der Ausschaltbewegung eine Oelströmung in einer Löschkammer erzeugt, wobei der Arbeitshub der Kolbenpumpe gegenüber dem Hub des beweglichen Kontaktstückes untersetzt ist.

Bei einem bekannten Hochspannungsschalter dieser Art CII-PS 461 604) ist das bewegliche Kontaktstück über

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Oil . CiZ

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eine Gelenkkoppel an das äussere Ende einer von einer Antriebswelle ausgehenden Kurbel gekoppelt. An derselben Kurbel, allerdings an einer näher zur Antriebswelle liegenden Stelle, ist über eine weitere Gelenkkoppel die Kolbenstange der Kolbenpumpe angekoppelt. Somit ist der Hub der Kolbenpumpe gegenüber dem Hub des beweglichen Kontaktstückes untersetzt. Der Grund dafür besteht darin, dass bei Hochspannungsschaltern einerseits eine grosse Trennstrecke (Abstand vom beweglichen zum festen Kontakt in Ausschaltstellung) angestrebt wird, dass aber gleichzeitig die Kolbenpumpe nur eine vergleichsweise geringe Fördermenge zu erbringen hat, um die erwünschte Oelströmung zu erzeugen.

Bei vorbekannten Schalter muss die vom äusseren Ende der Kurbel zurückgelegte Bahn, in Richtung der Schaltbewegung des beweglichen Kontaktes gemessen, etwas grosser sein als die Trennstrecke, nämlich um die Eingriffstiefe des beweglichen Kontaktes in den festen Kontakt grosser als die Trennstrecke. Dies ist massgebend für die Länge und / oder den Verdrehungswinkel des Kurbelarmes, was letzten Endes auch mitbestimmend für die Aussenmasse des Schalters ist.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Aussenmasse (bei gleicher Trennstrecke) im Vergleich zum bekannten Schalter geringer gestaltet werden können oder umgekehrt, dessen Trennstrecke (bei vergleichbaren Aussenmassen) erheblich verlängert werden kann.

Zu diesem Zweck ist der vorgeschlagene Schalter er-

findungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder der Kolbenpumpe direkt an den Antrieb gekoppelt ist und

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ein Getriebeglied trägt, das einerseits ortsfest abgestützt und andererseits an die Kolbenstange der Kolbenpumpe gekoppelt ist, wobei das vom Kolben entfernte Ende der Kolbenstange der bewegliche Kontakt ist.

Im Gegensatz zu dem vorbekannten Schalter ist der Zylinder der Kolbenpumpe beweglich und dessen Bewegung wird durch das einerseits ortsfest abgestützte Getriebeglied übersetzt auf den beweglichen Kontakt übertragen, der an der Kolbenstange der Kolbenpumpe ausgebildet ist, so dass sich der Pumphub aus der beim Ausschalthub sich ergebenden Relativbewegung· des Kolbens in bezug auf den Zylinder ergibt.

Zweckmässig ist das Getriebeglied durch ein oder mehrere frei drehbar um eine quer zur Zylinderachse verlaufende Achse gelagerte Zahnräder gebildet, die an diametral gegenüberliegenden Stellen in stetem Eingriff mit einer ortsfesten Zahnstange einerseits und mit einer an der Kolbenstange vorhandenen Verzahnung andererseits sind

Der Zylinder ist zweckmässig an seinem der Kolbenstange abgekehrten Ende an den in einem Antriebsgehäuse angeordneten Antrieb gekoppelt und weist im Bereich dieses Endes Durchlassöffnungen auf, wobei der Innenraum des Antriebsgehäuses mit der Löschkammer kommuniziert. Ferner ist zweckmässig der Zylinder verschiebbar in einer Abschlusswand einer den Zylinder auf der dem Antrieb abgekehrten Seite umgebenden Kammer geführt, welche Kammer ihrerseits über eine Ansaugleitung mit dem freien OeI-raum im Schalter in Verbindung stehen kann.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden

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Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, in deren einzigen Figur ein schematischer Schnitt durch einen Schalter während der Ausschaltbewegung gezeigt ist.

Der dargestellte Hochspannungsschalter 10 weist eine Haube 11 aus Metall auf, die über einen rohrförmigen, aussen gerippten Isolator 12 auf einem ebenfalls metallischen Antriebsgehäuse 13 abgestützt ist. Die zum Schalter führenden Anschlussleiter sind nur schematisch angegeben, mit 14 bzw. 15 bezeichnet und stehen mit der Haube 11 bzw. dem Antriebsgehäuse 13 in leitender Verbindung. In der Haube 11 ist ein Tragring 16 befestigt, von dem mehrere radial nach innen gerichtete Streben 17 ausgehen (nur eine ist gezeichnet) , an denen der gesamthaft mit 18 bezeichnete feste Kontakt befestigt ist. Dieser weist eine einerends geschlossene Hülse 19 auf, in der ein mit einem Stummel 20 versehener Kolben gegen die Wirkung einer Feder 22 bis zum Auftreffen auf einen Anschlagstift 23 verschiebbar gelagert ist. An das offene Ende der Hülse 19 schliesst ein Kranz federnder Kontaktfinger 24 an, der seinerseits durch eine eine Durchlassöffnung 25 für den noch zu beschreibenden beweglichen Kontakt aufweisende Haube 26 umschlossen ist.

Der feste Kontakt 18 erstreckt sich in eine Löschkammer 27, die ihrerseits durch ein Rohr 28 aus einem druckfesten Isoliermaterial, z.B. GFK, umschlossen ist und in der durch an der Innenseite des Rohrey 28 befestigte Querwände 29, 30, 3L aus Isolierstoff quer verlaufende Strömungskanäle 32, 33, 34 für OeL begrenzt sind. In der obersten Querwand 29 ist das dem beweglichen Kontakt zugekehrte Ende des festen Kontaktes 18 eingelassen. Der Boden 35 der Löschkammer 27 weist (wie die Querwände 30 und 31) ausser einer zentralen Durchlassöffnung

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36 für den beweglichen Kontakt auch eine Durchlassöffnung

37 zum Zuführen von OeI zu den Strömungskanälen 32 bis 34 auf.

Zwischen dem Rohr 28 und dem diesen umgebenden Isolator 12 ist ein Zwischenraum 38 vorhanden, der über einen Durchlass 39 mit dem Innenraum der Haube 11 und über einen mit einem in Richtung auf den Zwischenraum 38 schliessenden Rückschlagventil 41 versehenen Durchlass mit dem Innenraum 42 des Antriebsgehäuses 13 kommuniziert.

Im Antriebsgehäuse 13 ist eine auf einer Antriebswelle 43 sitzende Kurbel 4 4 angeordnet, an deren abstehendem Ende über eine Gelenkkoppel 45 das eine Ende eines einen Pumpraum 51 definierenden Pumpzylinders 46 angelenkt ist. Der Pumpzylinder 46 erstreckt sich in der Art eines Tauchkolbens in eine von einem Mantel 49 und einem Deckel 50 begrenzte Kammer 47, die vom Innenraum 4 2 durch eine Trennwand 4 8 getrennt ist. Der Pumpzylinder 46 ist verschiebbar, jedoch dichtend durch diese Trennwand 4 8 hindurchgeführt. An dem sich in die Kammer 47 hinein sich erstreckenden Ende des Pumpzylinders 46 sind zwei Drehzapfen 52, 53 befestigt, auf denen je ein Zahnrad 54, 55 frei drehbar gelagert ist. Die Zahnräder 54, 55 stehen in stetem Eingriff einerseits mit je einer an der Innenseite des Mantels 49 befestigten Zahnstange 56 bzw. 57 und andererseits mit je einer an der Aussenseite einer Kolbenstange 58 angeformten oder eingesetzten Verzahnung 59 bzw. 60. Die Kolbenstange 58 trägt einerends einen im Pumpzylinder 4 6 verschiebbaren und durch diesen geführten Pumpkolben 61 und ist andernends als beweglicher Kontakt 62* ausgebildet, der in und ausser Eingriff mit den Kontaktfingern 24 bringbar ist.

An der Innenwand des Mantels 49 ist an dem vom Betrachter entfernteren Bereich ein Satz Rollenkontakte 62 befestigt, die an

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der nicht verzahnten Mantelfläche der Kolbenstange anliegen und somit einen einwandfreien elektrischen Kontakt zwischen der Kolbenstange 58 einerseits und dem metallischen, mit dem Antriebsgehäuse 13 leitend verbundenen Mantel 49 gewährleisten. Symmetrisch zu der Zeichenebene ist ein weiterer Satz Rollenkontakte vorgesehen. Die auf den Zahnstangen 56, 57 abgestützten Zahnräder 54, 55 ergeben ausserdem zusammen mit den Rollenkontakten 62 eine Geradführung für die Kolbenstange 58.

Im Bereich seines an den Antrieb gekoppelten Endes weist der Pumpzylinder 46 den Pumpraum 51 mit dem Innenraum 42 verbindende Durchlassöffnungen 63 auf. Den Abschluss des Pumpraumes 51 bildet ein am Ende des Pumpzylinders 46 befestigter Stopfen 64, der mittig einen kleinen, in den Pumpraum 51 hineinragenden Dämpfungskolben 65 trägt. Dieser Dämpfungskolben 65 ist dazu bestimmt, am Ende des Pumphubes in eine im Pumpkolben 61 ausgebildete Sackbohrung 66 einzudringen und somit den Pumphub abzubremsen.

Die Kammer 47 kommuniziert mit dem Innenraum 42 einerseits über ein Richtung auf den letzteren öffnendes, unbelastetes Rückschlagventil 67, andererseits über ein in Richtung auf die Kammer 47 öffnendes, federbelastetes Ueberdruckventil Der Innenraum 42 seinerseits kommuniziert mit dem zwischen dem Rohr 28 und dem Mantel 49 sowie dem Deckel 50 vorhandenen Raum 69, von dem die Durchlassöffnung 37 im Boden 35 der Löschkammer 27 ausgeht, über grosse, freie Durchlasskanäle 70.

Vom Deckel 50 geht ein in die Kammer 47 einmündendes Ansaugrohr 71 aus, das in der Zeichnung deshalb strichpunktiert angegeben ist, weil es in Wirklichkeit gegenüber der zeichnerischen Darstellung etwa um 90 um die Schalterachse verdreht angeordnet ist. Das kammerseitige Ende des Ansaugrohres 71,

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d.h. die Einlassöffnung 72, ist durch ein in Richtung auf die Kammer 47 öffnendes, unbelastetes Rückschlagventil 72' gesteuert, während das Rohr 71 durch den Boden 35 und alle Querwände 29 bis 31 hindurchführt und erst an der Oberseite der obersten Querwand 29 endet.

Bevor auf die Arbeitsweise des beschriebenen Schalters eingegangen wird, ist festzustellen, dass der ganze Schalter, d.h. alle Kammern und Innenräume mit OeI gefüllt sind. Der Oelspiegel befindet sich in der Haube 11 und ist mit 72" bezeichnet. Darüber liegt ein als Dämpfung wirkendes Luftkissen 73. ·

In der Einschaltstellung ist die Kurbel 44 noch etwas mehr im Gegenuhrzeigersinn verdreht, als dargestellt, und der bewegliche Kontakt 62' steht in Eingriff mit den Kontaktfingern 24 und hat über den Stummel 20 den Kolben 21 in die Hülse 19 zurückgedrängt. Beim Ausschalthub wird die Kurbel 44 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Der Pumpzylinder 46 wird nach unten gezogen. Dessen Bewegung wird,durch die Zahnräder 54, 55 auf das Doppelte übersetzt, auf die Kolbenstange 58 und mithin auf den Pumkolben 61 und auf den beweglichen Kontakt 62" übertragen. Es spielen sich dabei folgende Vorgänge gleichzeitig ab. Erstens gelangt der bwegliche Kontakt 62' ausser Eingriff mit den Kontaktfingern 24, bleibt aber zunächst in Kontakt mit dem ihm folgenden Stummel 20, so dass der Kolben 21 unter der Wirkung der Feder 22 OeI aus der Hülse 19 verdrängt, wodurch eine Oelströmung bereits gerade dort vorhanden ist, wo das Ende des beweglichen Kontaktes 62* den Stummel 20 verlässt und ein Lichtbogen zum Zünden kommt. Zweitens verdrängt der Pumpkolben 61 OeI aus dem Pumpraum 51 durch die Oeffnungen 63 in den Innenraum 42 und von da aus über die Durchlässe 70 in den Raum 69 und über die

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Durchlassöffnungen 37 in die Strömungskanäle 34 bis 32, in denen somit eine quer zum Lichtbogen verlaufende OeI-strömung zustande kommt. Da der Pumpzylinder 4 6 aus der Kammer 47 gezogen wird, strömt OeI aus dem oberhalb der Querwand 29 liegenden, freien Oelraum durch das Rohr 71 bei geöffnetem Ventil 72' nach. Diese Strömung wird durch den in diesem Bereich infolge des Lichtbogens sich entwickelnden Druck unterstützt und unterstützt somit auch das Verdrängen des Pumpzylinders 46 aus der Kammer 47, d.h. den Antrieb. Die Strömungsrichtung des Oeles in dieser Phase ist mit den Pfeilen 74 angedeutet. Der Druck der sich nach Massgabe der Lichtbogenintensität auch im OeI entwickelt wirkt natürlich auch zurück auf den Raum 69 und auf den Innenraum 42. Sobald Druckspitzen entstehen, denen der Pumpantrieb nicht mehr gewachsen ist, öffnet das Ueberdruckventil 68 und schafft somit einen Druckausgleich zu beiden Seiten des Kolbens 61, d.h. zwischen der Kammer 47 und dem Innenraum 42, so dass der Antrieb nicht blockiert wird.

Beim Einschalthub wird der Pumpzylinder 46 in die Kammer vorgeschoben und mit doppelter Geschwindigkeit die Kolbenstange 58 in Richtung auf den festen Kontakt 18. Dabei saugt der Pumpkolben 61 über die Oeffnungen 63 aus dem Innenraum 42 OeI in den Pumpraum 51 nach. Gleichzeitig verdrängt der eindringende Pumpzylinder 46 OeI aus der Kammer 47, welches OeI über das Rückschlagventil 67 in den Innenraum 42 fliesst.

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Claims

Patentansprüche

1.JOelarmer Hochspannungsschalter, rait einem festen und mit einem beweg]ichen Kontakt, der an einen Antrieb rekoppelt ist und mit einer an denselben Antrieb rekoppelten Kolbenpumpe, die im Züge der Aus.schaltbewegung eine Oelströmung in einer Löschkammer erzeugt, wobei der Arbeitshub der Kolbenpumpe gegenüber dem Hub des beweglichen Kontaktes untersetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (46) direkt an den Antrieb (43, 44) gekoppelt ist und ein Getriebeglied (54, 55) trägt, das einerseits ortsfest abgestützt ist und andererseits an die Kolbenstange (58) der Kolbenpumpe gekoppelt ist, wobei das vom Kolben (61) entfernte Ende der KoIbenstange (58) der bewegliche Kontakt (62·) ist.

2. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebeglied durch eine frei drehbar um einen quer zur Zylinderachse verlaufenden Drehzapfen (52) gelagertes Zahnrad (54) ist, das an diametral gegenüberliegenden stellen in stetem Eingriff mit einer ortsfesten Zahnstange (56) einerseits und mit einer an der Kolbenstange (58) vorhandenen Verzahnung (59) andererseits ist.

3. Hochspannungsschalter noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dos 'etriebe"lied durch ein Paar auf diametral gegenüberliegenden Stellen am Zylinder (46) frei drehbar um je einen quer zur Zylinderachse verlaufenden Drehzapfen (52, 53) gelagerte Zahnräder (54, 55) gebildet ist, die/diametral gegenüberliegenden Stellen in stetem Eingriff mit je einer ortsfesten Zahnstange (56, 57) einerseits und mit je einer an der Kolbenstange (58) vorhandenen Verzahnung (59, 60) andererseits sind.

4. Hochspannungsschalter nach Anspruch 1, dadurch ge-

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ORIGINAL INSPECTED

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kennzeichnet, dass der Zylinder (46) an seinem der Kolbenstange (58) abgekehrten Ende an den in einem Antriebsgehäuse (13) angeordneten Antrieb (43, 44) gekoppelt ist und im Bereich dieses Endes Durchlansö fTnun^iren (63) aufweist, wobei der Innenraum (42) des Antriebsgehäuses (13) mit der Löschkammer (27) ko'nmuniziert.

5. Hochspannungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (46) verschiebbar in einer Abschlusswand (48) einer den Zylinder (46) auf der dem Antrieb (43, 44) abgekehrten Seite umgebenden Kammer (47) geführt ist, die über eine Ansaugleitung (71) mit dem freien Oelraum in Verbindung steht.

6. Hochspannungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der den Zylinder umgebenden Kammer (47) und dem Innenraum (42) des Antriebsgehäuses (13) ein in Richtung auf den letzteren öffnendes Rückschlagventil (67) und ein in Richtung auf die Kammer (47) öffnendes, belastetes Ueberdruckventil (68) vorhanden ist.

7. Hochspannungsschalter nach den Ansprüchen 2 und 5 oder nach den Ansprüchen 3 und 5, dr-durch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (56) bzw. die Zahnstanren (56,57) m der Innenseite der Wand (49) der Kammer (47) ^efestirt ist b;w. sind, welche Wand (49) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ist und leitend mit dem Antriebsgehäuse (13) verbunden ist.

8. Hochspannungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Wand (49) der Kammer (47) in bezug auf die Zahnstange (56) briw. Zahnstangen (5f>, 57) verdreht angeordnete Rollenkontakte (62) befestigt sind, die an der Kolbenstange (58) anliegen.

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