DE2914033C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei solchen Schaltern ist es erwünscht, daß im Kompres­ sionsraum bereits ein gewisser Überdruck (Vorkompression) herrscht, wenn sich das bewegliche Kontaktstück im Zuge des Ausschalthubes vom feststehenden Kontaktstück löst, d. h. wenn der Lichtbogen zündet, so daß von diesem Zeitpunkt an die Beblasung des Lichtbogens erfolgt.

Bei vielen bekannten Schaltern dieser Art wird dies beispielsweise dadurch erreicht, daß einerseits der Kompres­ sionskolben ortsfest abgestützt ist und daß andererseits die Kontakte sich erst nach Zurücklegung einer gewissen Anfangs­ strecke des Ausschalthubes trennen, derweil bis zum Ende dieser Anfangsstrecke das feste Kontaktstück die Blasdüse verschlossen hält. Bei diesen Schaltern setzt also die Vorkom­ pression des Löschgases gleichzeitig mit dem Ausschalthub ein und verläuft zeitlich etwa proportional zu dem in der genann­ ten Anfangsstrecke zurückgelegten Weg des beweglichen Kontakt­ stückes.

Bei dem Druckgasschalter nach der DE 26 26 435 A1, von dem die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgeht, sind zwei Knickhebel drehbar gelagert, miteinander über einen Lenker verbunden und über ein Führungsglied von einem beweglichen Kontaktstück angetrieben. Das bewegliche Kontaktstück vermindert im Ausschalthub zunächst die in Ein­ schaltstellung vorhandene Knicklage des Knickhebels, um sie nach Überwindung der Strecklage wieder zu verstärken.

Bei dem aus der DE 19 66 973 A1 bekannten Druckgasschal­ ter wird im Zuge des Ausschalthubes die Knicklage des Knickhe­ bels zunächst vermindert und später dann wieder verstärkt, wozu ein Führungsglied dient, daß über eine Koppel mit einer Antriebsstange verbunden ist.

Bei einem anderen vorbekannten Schalter (DE-OS 22 45 423, Int. Cl.: F01h, 33/74) ist der Kompressionszylinder und somit das bewegliche Kontaktstück über eine Pleuelstange an einen ersten Kurbelarm und der Kompressionskolben über einen weiteren Pleuel an einen zweiten Kurbelarm gekoppelt. Die beiden Kurbelarme sitzen drehfest auf einer gemeinsamen Welle und schließen zwischen sich einen Winkel ein. In Einschalt­ stellung weisen beide Kurbelarme voneinader weg und schräg nach oben. Zum Ausschalten wird die Welle in dem Sinne ge­ dreht, daß der dem Kompressionskolben zugeordnete, zweite Kurbelarm zunächst seinen oberen Totpunkt erreichen muß, derweil der erste, dem Kompressionszylinder zugeordnete Kur­ belarm unmittelbar seinem unteren Totpunkt zustrebt. Hier setzt also die Vorkompression ebenfalls gleichzeitig mit dem Beginn des Ausschalthubes ein, jedoch in einem stärkeren Maße, als dies der vom beweglichen Kontaktstück beim Ausschalthub zurückgelegten Anfangsstrecke allein entspräche.

Die Vorkompression des Löschgases bedarf einer Antriebs­ energie, die vom Schalterantrieb aufzubringen ist. Der Schal­ terantrieb hat aber auch zu Beginn des Ausschalthubes die beweglichen Teile des Schalters aus dem Stillstand heraus zu beschleunigen. Das vorkomprimierte Löschgas dagegen wird erst in jenem Moment benötigt, da das bewegliche Kontaktstück sich vom festen Kontakt trennt.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Schalter der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die vom Schalterantrieb dargebrachte Energie gleich zu Beginn des Ausschalthubes sozusagen auschließlich zur Beschleunigung der beweglichen Schalterteile zur Verfügung steht, während die nach wie vor erwünschte Vorkompression des Löschgases erst gegen Ende der genannten Anfangsstrecke des Ausschalthubes einsetzt, also wenn die beweglichen Schalterteile sich bereits in Bewegung befinden.

Diese Aufgabe ist bei dem vorgeschlagenen Druckgasschal­ ter durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Merkmale bevorzugter Ausführungsbeispiele sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch einen Druckgas­ schalter unter Weglassung der in vorliegendem Zusammen­ hang unwesentlichen Teile, links in Einschaltstellung, recht (um 180° umgeklappt) in Ausschaltstellung, und

Fig. 2 in noch schematischerer Darstellung und kleinerem Maß­ stab Axialschnitte gemäß Fig. 1 in vier verschiedenen, mit I-IV bezeichneten Phasen des Ausschalthubes.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckgasschalter 10 besitzt ein bewegliches Kontaktstück 11, das am oberen Ende einer mittels eines nicht dargestellten Antriebes imSinne des Pfei­ les 12 (und umgekehrt) verschiebbaren Schaltstange 13 sitzt. An der Schaltstange 13 ist auch eine das bewegliche Kontakt­ stück 11 umgebende Blasdüse 14 befestigt, die zugleich den "Boden" eines Kompressionszylinders 15 bildet. Die Mantelflä­ che 16 des Kompressionszylinders 15 umschließt einen Kompres­ sionraum 17, der ein Löschgas, z. B. SF₆ enthält. Längs der Schaltstange 13 verschiebbar geführt ist im Kompressionszylin­ der 15 ein Kompressionskolben 18 angeordnet, der - wie sich noch zeigen wird - im Zuge des Ausschalthubes das Löschgas aus dem Kompressionsraum 17 heraus durch die Blasdüse 14 hindurch verdrängt. Der Einlaß 19 der Blasdüse kommuniziert daher unmittelbar mit dem Kompressionsraum 17.

An der dem Kompressionsraum 17 abgekehrten Seite des Kompressionskolbens 18 ist ein Lagerauge 10 ausgebildet, an dem mittels eines Gelenkzapfens 21 das freie Ende eines ersten Gliedes 22 eines mit 23 bezeichneten Kniehebels angelenkt ist. Das Kniegelenk dieses Kniehebels 23 ist durch einen Gelenkzap­ fen 24 gegeben, an dem das zweite Glied 25 des Kniehebels 23 angelenkt ist. Das freie Ende des Gliedes 25 ist mittels eines Gelenkzapfens 26 an einem Lagerauge 27 angelenkt, das an einem Flanschteil 28 des Schalters befestigt oder angeformt und somit unbeweglich ist. Das Flanschteil 28 trägt im übrigen einen rohrförmigen Isolator 29 (nur teilweise dargestellt) der eine Schaltkammer umschließt, in der alle bisher beschriebenen Schalterbestandteile nach außen abgekapselt angeordnet sind. Das Flanschteil 28 weist außerdem einen beiderends offenen, zylindrischen Durchlaß 30 auf, der mit einem an der Schalt­ stange 13 unverschiebbar und mithin mit dem Kontaktstück 11 mitbeweglichen Kolben 31 auf noch zu beschreibende Weise zu­ sammenwirkt.

An der Schaltstange 13 ist ein Lagerauge 32 befestigt oder angeformt, an dem mittels einen Gelenkzapfens 33 das eine Ende eines Führungsgliedes 34 angelenkt ist, dessen anderes Ende am Gelenkzapfen 24 des Kniehebels 23 angelenkt ist.

In der in Fig. 1 links dargestellten Einschaltstellung steht das bewegliche Kontaktstück 11 im Eingriff mit einem rohrförmigen, festen Kontaktstück (nicht dargestellt), das das Kontaktstück 11 umschließt und außerdem die Blasdüse 14 an ihrer engsten Stelle 35 verschlossen hält.

Zur Arbeitsweise des beschriebenen Schalters sei zusätz­ lich auf die Fig. 2 hingewiesen, in der in der Phase 1 die in Fig. 1 links dargestellte Einschaltstellung schematisch und unter Verwendung derselben Bezugszeichen wiederholt ist. Beim Ausschalthub werden die Schaltstange 13 und alle damit mitbe­ weglichen Teile im Sinne des Pfeiles 12 bewegt. Zu Beginn des Ausschalthubes drückt das Führungsglied 34 das Kniegelenk 24 nach außen, verstärkt somit die Knicklage des Kniehebels 23, was zur Folge hat, daß der Kompressionskolben 18 sich gleich­ sinnig mit dem Kompressionzylinder 15 bewegt. Das Ende dieser gleichsinnigen Bewegung des Kompressionskolbens 18 ist bei Phase II der Fig. 2 erreicht, nämlich dann, wenn das Führungs­ glied 34 rechtwinklig von der Schaltstange 13 absteht. Die zwischen den Phasen I und II vom Kompressionszylinder 15 bzw. vom Kompressionskolben 18 zurückgelegten Wege sind mit Pfeilen 15′ bzw. 18′ in Fig. 2 angegeben. Zwischen den Phasen I und II erfolgt somit praktisch keine Kompression im Kompressionsraum 17.

Etwa wenn die Phase II erreicht ist, tritt der Kolben 31 (Fig. 1) in den zylindrischen Durchlaß 30 ein.

Nach der Phase II zieht das Führungsglied 34 das Kniege­ lenk 24 nach innen, vermindert somit die Knicklage des Kniehe­ bels 23, wodurch der Kompressionskolben veranlaßt wird, sich auch absolut gesehen gegensinnig zum Kompressionszylinder 15 zu bewegen. Diese gegensinnige Bewegung des Kolbens hält etwa bis zur Phase III an, oder - genauer - bis der Kniehebel 23 vollständig gestreckt ist. Die zwischen den Phasen II und III vom Kompressionszylinder 15 bzw. Kompressionskolben 18 zurück­ gelegten Wege sind mit Pfeilen 15′′ bzw. 18′′ angegeben. Zwischen diesen Phasen erfolgt somit eine schnelle Kompression und Verdrängung des Löschgases aus dem Kompressionsraum 17, der Lichtbogen wird daher kräftig beblasen. Gleichzeitig wirkt der durch die der Blasdüse entweichenden, erhitzten Gase bewirkte Druckstoß auf den Kolben 31 im Sinne einer Unterstüt­ zung des Schalterantriebes.

Nach der Phase III bewirkt das Führungsglied 34, daß der Kniehebel 23 wieder zunehmend geknickt wird, was zur Folge hat, daß der Kompressionskolben 18 sich wieder gleichsinnig mit dem Kompressionszylinder 15 bewegt, wenngleich um eine geringere Strecke. Die zwischen den Phasen III und IV (Aus­ schaltstellung) vom Kompressionszylinder 15 bzw. Kompressions­ kolben 18 zurückgelegten Wege sind mit Pfeilen 15′′′ bzw. 18′′′ angegeben. Nach der Phase III verläßt der Kolben 31 das nicht dargestellte untere Ende des Durchlasses 30 und ermög­ licht somit eine rasche Entspannung (Abkühlung) des im Schal­ ter vorhandenen, durch den Lichtbogen erhitzten Löschgases.

Es versteht sich, daß der zeitliche Bewegungsablauf des Kompressionskolbens 18 in bezug auf jenen des Kompressionszy­ linders 15 durch Wahl der Lage der Gelenkzapfen 21, 24, 26 und 33 sowie der Länge der Glieder 22, 25 und 34 variiert werden kann. Das Führungsglied 34 braucht nicht unmittelbar am Kniegelenk (Zapfen 24) des Kniehebels 23 angelenkt zu sein. Es kann auch zwischen den Enden eines der Glieder 22, 25 ange­ lenkt sein. Wesentlich ist nur, daß zu Beginn des Ausschalthu­ bes der Kompressionskolben 18 (absolut gesehen) sich gleich­ sinnig mit dem Kompressionszylinder 15 bewegt (Verstärkung der Knicklage des Kniehebels 23), sodann seine Bewegungsrichtung umkehrt (Verminderung der Knicklage des Kniehebels 23) und schließlich seine Bewegungsrichtung nochmals umkehrt (Verstär­ kung der Knicklage des Kniehebels 23) und sich damit wieder gleichsinnig mit dem Kompressionzylinder 15 bewegt.

Claims (4)

1. Druckgasschalter mit

• a) einem feststehenden und einem beweglichen Kon­ taktstück (11),
• b) einer konzentrisch zu den Kontaktstücken ange­ ordneten Kompressionseinrichtung für das Lösch­ gas, die einen mit dem beweglichen Kontaktstück (11) fest verbundenen Kompressionszylinder (15) und einen auf dem beweglichen Konstaktstück (11) gleitend geführten Kompressionskolben (18) auf­ weist,
• c) einem aus zwei schwenkbar miteinander verbundenen Gliedern (22, 25) bestehenden Kniehebel (23), dessen erstes Glied (25) an seinem freien Ende an einem Festpunkt (27) und dessen zweites Glied (22) an seinem freien Ende am Kompressionskolben (18) angelenkt ist,
• d) einer Führungsvorrichtung, die einerseits am Kniehebel (23) und andererseits am beweglichen Kontaktstück (11) angelenkt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
• e) die Führungsvorrichtung ist als einstückiges Füh­ rungsglied (34) ausgebildet,
• f) im Einschaltzustand des Druckgasschalters haben die mindestens vier Anlenkpunkte (21, 24, 26, 33) folgende Lage:
  • f1) Reihenfolge in Ausschaltrichtung des beweg­ lichen Kontaktstücks (11):
  • - Anlenkpunkt (21) des zweiten Gliedes (22) des Kniehebels (23) am Kompressionskolben (18),
  • - Anlenkpunkt (33) des Führungsgliedes (34) am beweglichen Kontaktstück (11),
  • - Anlenkpunkt (24) des Führungsgliedes (34) am Kniehebel (23),
  • - Anlenkpunkt (27) des ersten Gliedes (25) des Kniehebels (23) am Festpunkt (27);
  • f2) der Anlenkpunkt (24) des Führungsgliedes (34) am Kniehebel (23) hat einen größeren Abstand von der Längsachse des beweglichen Kontakt­ stücks (11) als jeder beliebige Punkt auf der Verbindungslinie zwischen dem Anlenkpunkt (21) des zweiten Gliedes (22) des Kniehebels (23) am Kompressionskolben (18) und dem An­ lenkpunkt (26) des ersten Gliedes (23) am Festpunkt (27).

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des Führungsgliedes (34) in bezug auf den Kniehebel (23) , daß letzterer im Zuge des Aus­ schalthubes seine Strecklage durchläuft.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Führungsglied (34) am Kniegelenk (24) des Kniehebels (23) angelenkt ist.

4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das am Kompressionskolben (18) angelenkte zweite Glied (22) des Kniehebels (23) länger als dessen ortsfest angelenktes erstes Glied (25) ist.