DE2954431C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem beweglichen Kontaktstück, welches im Einschaltzustand des Druckgasschalters durch eine es umschließende Ausblas­ öffnung in einen mit einem Lichtbogenlöschmedium gefüll­ ten Blaszylinder axial hineinragt und beim Öffnen des Druckgasschalters aus dem Blaszylinder herausbewegt wird, einem im Blaszylinder angeordneten, mit Druck beaufschlag­ ten, axial verschiebbaren Blaskolben, an dem ein Gegen­ kontaktstück, welches zu Beginn der Ausschaltbewegung dem beweglichen Kontaktstück über eine festgelegte Nachlauf­ strecke bis zum Auftreffen des Blaskolbens auf einem an der Innenwand des Blaszylinders angebrachten Anschlag folgt, und dabei das im Blaszylinder befindliche Lichtbo­ genlöschmedium vorkomprimiert, befestigt ist.

Ein derartiger Druckgasschalter ist in der älteren Anmel­ dung P 27 59 267.2-34, zu der die DE 27 59 267 A1 heraus­ gegeben worden ist, beschrieben. Um bei diesem Druckgas­ schalter nicht nur eine stromabhängige Löschgasströmung zu erzeugen, sondern zusätzlich auch eine stromunabhängi­ ge Löschgasströmung herbeizuführen, ist das Gegenschalt­ stück auf einem in Ausschaltrichtung federbleasteten Blas­ kolben angeordnet, der zu Beginn der Ausschaltbewegung des beweglichen Kontaktstückes diesem nachläuft und dabei das vor seiner den beweglichen Kontaktstück zugewandten Stirn­ seite befindliche Gas vorkomprimiert.

Bei diesem vorgeschlagenen Druckgasschalter ist ferner das Gegenschaltstück mit Hilfe eines Strombandes mit einem Anschluß verbunden, der außen an das Gehäuse des Druckgas­ schalters montiert ist. Die Verwendung eines derartigen Strombandes wird mit zunehmender Stromstärke problematisch, da zwei Kontaktstellen erforderlich sind, um den Gegen­ kontakt mit dem genannten Anschluß elektrisch zu verbin­ den.

Aus der DE 27 10 051 A1 ist ein Druckgasschalter mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück bekannt, die in und außer Eingriff miteinander bringbar sind, mit einer durch das bewegliche Kontaktstück im Zuge der Aus­ schaltbewegung freigebbaren Blasdüse, die einlaßseitig mit einem einen Blaskolben aufweisenden Kompressionsraum in Verbindung steht, sowie mit einem Lichtbogenraum, der mit der den Kompressionsraum abgekehrten Seite des Blaskolbens in Verbindung steht. Bei dieser bekannten Konstruktion ist der Blaskolben als federbelasteter Freikolben ausgebildet und ist auf der dem festen Kontaktstück zugekehrten Seite der von diesem in einem axialen Abstand befindlichen Blas­ düse angeordnet und steht in Einschaltstellung gegen einen mit dem beweglichen Kontaktstück mit beweglichen Anschlag an.

Aus der DE-OS 20 57 740 ist ein gekapselter druckgasiso­ lierter Hochspannungs-Lasttrennschalter mit einem von einem Antrieb betätigten Hohlschaltstift bekannt, der einen in einem Gehäuse gleitenden Blaskolben trägt, durch den beim Ausschalten eine Saugwirkung zur Erzielung einer Lösch­ mittelströmung in den Hohlschaftstift hinein erzeugt wird. Bei dieser bekannten Konstruktion ist der bewegliche Kon­ taktteil mit einem Blaskolben ausgestattet, und es wird innerhalb des Schalters auch kein Überdruck eines Licht­ bogenlöschmediums erzeugt, sondern vielmehr ein Unter­ druck.

Bei einem Druckgasschalter der eingangs definierten Art kann im Fall der Unterbrechung kleiner Ströme das Lichtbo­ genlöschmedium möglicherweise nicht ausreichend unter Druck gesetzt werden, weil dabei die Lichtbogenenergie gering ist.

Wenn ferner der Druck des Lichtbogenlöschmediums im Lösch­ raum die Kraft zur Betätigung des Blaskolbens übersteigt, wird dieser in seine unwirksame Ausgangsstellung verscho­ ben. Hierbei entsteht eine Verringerung des Druckes des Lichtbogenlöschmediums innerhalb des Blaszylinders, was eine verschlechterte Unterbrechungsleistung mit sich bringt. Wenn ferner der Blaskolben materialeinheitlich oder einstückig mit dem feststehenden Kontaktstück ausge­ bildet ist, kann das bewegliche Kontaktstück wiederholt gegen das feststehende Kontaktstück zurückprellen. Wenn hierbei elektrische Lichtbögen über weite Kontaktstücktei­ le überspringen, besteht die Gefahr dafür, daß sich die beiden Kontaktstücke miteinander verschweißen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Druckgasschalter der eingangs genannten Art insbeson­ dere hinsichtlich seiner Unterbrechungsleistung bei rela­ tiv geringer Lichtbogenenergie wesentlich zu verbessern.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Druckgasschal­ ters wird zum einen erreicht, daß bei einer gegebenen Fe­ derkraft, die auf den axial verschiebbaren Blaskolben ein­ wirkt, ein höherer Druck des Lichtbogenlöschmediums reali­ siert werden kann, als er dieser Federkraft entspricht, so daß dadurch die sogenannte Pufferwirkung des Lichtbo­ genlöschmediums auf einen zwischen den Kontaktstücken ent­ stehenden elektrischen Lichtbogen verbessert wird.

Der Druckgasschalter nach der vorliegenden Erfindung ist somit in der Lage, auch einen sehr niedrigen oder schwa­ chen Strom wirksam zu unterbrechen.

Gleichzeitig wird aber die Unterbrechungsleistung des Druckgasschalters für starke Ströme in keiner Weise ver­ mindert.

Die Arretiermittel werden zweckmäßigerweise an der Innen­ umfangsfläche des Löschraumes an einer solchen Stelle an­ geordnet, daß die Arretiermittel dann wirksam werden, wenn der Blaskolben seinen Verdichtungshub beendet hat und an­ schlägt, so daß der Blaskolben in dieser Endstellung mit einer bestimmten Kraft durch die Arretiermittel festgehal­ ten wird.

Die Arretiermittel bestehen zweckmäßigerweise einerseits aus einer am Außenumfang des Blaskolbens ausgebildeten Nut und andererseits aus Rasten, die an der Innenumfangsfläche des Kontaktraumes angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen in Schließ­ stellung befindlichen Druckgasschalter und

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnelnde Darstellung, in welcher sich der Druckgasschalter im Ausschaltzustand befindet.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Druckgasschal­ ters in seinem Einschaltzustand, während Fig. 2 die glei­ che Ausführungsform des Druckgasschalters zeigt, jedoch in seinem Ausschaltzustand. Bei der gezeigten Konstruk­ tion besitzt der Druckgasschalter einen Blaszylinder 10, der ein hohlzylindrisches Metall-Gehäuseteil 26 aufweist, welches an einem Ende offen und am anderen Ende mit einer zentralen Bohrung versehen ist, in welcher eine zylindri­ sche, elektrisch isolierende Düse 27 festgelegt ist.

Der hohlzylindrische Metall-Gehäuseteil 26 ist mit seinem offenen Endabschnitt an einem hohlzylindrischen Tragele­ ment 13 befestigt, welches seinerseits an einer Anschluß­ platte 12 befestigt ist.

Ein Blaskolben 15 mit einer Kolbenstange 16 liegt mit sei­ ner ringförmigen Stirnfläche 28 a auf dem Tragelement 13 auf und definiert zusammen mit dem hohlzylindrischen Me­ tall-Gehäuseteil 26 einen Kompressionsraum 29. An der Innenwandfläche des hohlzylindrischen Metall-Gehäuseteils 26 ist in einen bestimmten Abstand vom offenen Ende ein als umlaufende, abgerundete Schulter ausgebildeter An­ schlag 28 b vorgesehen. Der Blaskolben 15 ist derart ver­ schiebbar in dem Kompressionsraum 29 eingesetzt, daß er zwischen der ringförmigen Stirnfläche 28 a und dem Anschlag 28 b bewegbar ist, welcher zur Begrenzung seiner Hubbewegung im Kompressionsraum 29 dienen. Der restliche Innenraum im hohlzylindrischen Metall-Gehäuseteil 26 zwischen dem An­ schlag 28 b und dem anderen Ende bildet einen Vorratsraum 30.

Die isolierende Düse 27 weist einen sich erweiternden bzw. konischen Abschnitt 27 a auf. Bei dieser Konstruktion geht somit der Kompressionsraum 29, die sich an dem Tragelement 13 anschließt, unmittelbar in den Vorratsraum 30 über. Das Volumen des Kompressionsraumes 29 ist durch den Blaskolben 15 praktisch auf Null reduzierbar und der Vorratsraum 30 dient dabei zur Aufnahme des im Kompressionsraum 29 ver­ dichteten Lichtbogenlöschmediums.

Der Glaskolben 15 ist über eine Schraubenfeder 20 in Rich­ tung auf das bewegliche Kontaktstück 21 federbelastet. Wenn der nicht mehr gezeigte Betätigungsmechanismus ausge­ löst wird, um das bewegliche Kontaktstück 21 aus dem Blas­ zylinder herauszubewegen, so wird zu Beginn dieser Bewe­ gung der axial verschiebbare Blaskolben 15 zusammen mit einem Gegenkontaktstück 18 unter dem Einfluß der Schrau­ benfeder 20 mitbewegt. In Folge dieser Bewegung wird das Lichtbogenlöschmedium im Kompressionsraum 29 vorverdich­ tet.

Bei der weiteren Bewegung des beweglichen Kontaktstücks 21 stößt der Blaskolben 15 schließlich gegen den Anschlag 28 b an, wodurch das Gegenkontaktstück 18 an einer weite­ ren Bewegung gehindert wird. Hierbei trennen sich die bei­ den Kontaktstücke 21 und 18 voneinander, so daß gemäß Fig. 2 ein Lichtbogen 25 zwischen ihnen überspringt.

Zu diesem Zeitpunkt ist das Volumen des Kompressionsraumes 29 praktisch gleich Null, während sich im Vorratsraum 30 das Lichtbogenlöschmedium mit erhöhtem Druck ansammelt. Das Gesamtvolumen von Kompressionsraum 29 und Vorratsraum 30 besitzt jedoch eine kleine Änderungsgröße, so daß ein übermäßiger Anstieg des Druckes des Lichtbogenlöschme­ diums verhindert wird.

An der Außenumfangsfläche des Blaskolbens 15 sowie an der Innenwand des Kompressionsraumes 29 sind einander zugeord­ nete Arretiermittel 42, 43, 44 und 45 vorgesehen. Mit Hil­ fe dieser Arretiermittel kann der Blaskolben in einer Stel­ lung festgehalten werden, in welcher er das Lichtbogen­ löschmedium des Kompressionsraumes vollständig komprimiert hat. Dieses Arretiermittel weist mehrere in vorbestimmten, gleichen Winkelabständen an der Innenwand des Kompressions­ raumes 29 angeordnete Rasten 43 in der Nähe des umlaufen­ den Anschlags 28 b auf, welche einen radialen nach innen ge­ richteten Vorsprung besitzt, die somit eine Begrenzung zwischen dem Kompressionsraum 29 und dem Vorratsraum 30 von jeweils gleichem Durchmesser bildet. In der Innenwand des Kompressionsraumes 29 sind an den Einbaustellen der Rasten 43 zahlreiche Vertiefungen vorgesehen, in welche die Rasten 43 unter Zwischenfügung von Blattfedern 44 ein­ gesetzt sind. Die einzelnen Rasten 43 werden somit durch zugeordnete Blattfedern 44 radial nach innen gedrängt, so daß sie normalerweise von der Innenwand des Kompressions­ raumes 29 radial nach innen ragen.

Die Arretiermittel umfassen außerdem eine in die Umfangs­ fläche des Blaskolbens 15 eingearbeitete, umlaufende Nut 45, welche den Rasten 43 zugewandt ist, wenn sich der Blaskolben 15 an dem Anschlag 28 b anlegt. Da die Nut 45 eine den Rasten 43 komplementäre Form besitzt, greifen letztere in die Nut 45 ein, um elastisch in dieser fest­ gehalten zu werden. Die Rasten 43 und die Nut 45 sind so geformt, daß der Eingriff zwischen Nut 45 und Rasten 43 unter der Kraft der Schraubenfeder 20 leicht herstell­ bar ist, während die Rasten 43 erst dann aus der Nut 45 ausrücken können, wenn der Blaskolben 15 mit einer größe­ ren Kraft als derjenigen der Schraubenfeder 20 beaufschlagt wird.

Gemäß Fig. 1 weist das Gegenkontaktstück 18 die Form eines Hohlzylinders 15 a auf, der im Zentrum der dem Vor­ ratsbehälters 30 zugewandten flachen Stirnfläche des Kol­ bens 15 befestigt ist. Der Hohlzylinder 15 a weist in der Nähe ihrer Mündung einen verengten Abschnitt auf, in wel­ chem der freie Endabschnitt des beweglichen Kontaktstückes 21 hineindrückbar ist.

Bei einer Stromunterbrechung legt sich der Blaskolben 15 unter Beendigung seiner Hubbewegung an den Anschlag 28 b an, während gleichzeitig die Rasten 43 in die Nut 45 des Blaskolbens 15 eintreten. Sodann trennt sich das beweg­ liche Kontaktstück 21 von dem Gegenkontaktstück 18, wobei gemäß Fig. 2 ein elektrischer Lichtbogen 25 zwischen bei­ den Kontaktstücken entsteht. Unter dem Einfluß des Licht­ bogens 25 steigt der Druck des Lichtbogenlöschmediums im Vorratsraum 30 weiter an, wodurch sich eine Kraft ver­ größert, die bestrebt ist, das Gegenkontaktstück 18 zu­ sammen mit Blaskolben 15 gemäß Fig. 2 nach unten zu ver­ schieben. Obgleich diese Kraft größer ist als die Feder­ kraft der Schraubenfeder 20, wird eine Verschiebung des Gegenkontaktstücks 18 gemäß Fig. 2 nach unten durch den Eingriff zwischen den Rasten und der Nut 45 verhindert, so daß das Gegenkontaktstück 18 fest mit dem hohlzylindrischen Metall-Gehäuseteil 26 verbunden bleibt. Der Vorratsraum 30 kann daher unter einem hohen Druck verbleiben.

Wenn sich der im Vorratsraum 30 herrschende Druck des Licht­ bogenlöschmediums über den für die Löschung des Lichtbo­ gens ausreichende Druck hinaus erhöht, rücken die Rasten 43 schließlich aus der Nut 45 au, so daß sich das Gegen­ kontaktstück 18 gegen die Kraft der Schraubenfeder 20 in Richtung auf seine Ausschaltstellung verschiebt. Hierdurch wird ein unnötiger Druckanstieg im Vorratsraum 30 verhin­ dert. Bei der Druckminderung im Vorratsraum 30 wird das Gegenkontaktstück 18 wiederum nach oben verschoben, bis er erneut durch die Arretiermitte 43, 44, 45 verriegelt wird. Sodann trennt sich das bewegliche Kontaktstück 21 weiter vom Gegenkontaktstück , so daß der Lichtbogen ge­ löscht wird.

Wenn sich das bewegliche Kontaktstück 21 aus seiner Aus­ schaltstellung in Berührung mit dem Gegenkontaktstück 18 verschiebt, fließt augenblicklich ein Strom durch beide Kontaktstücke, wobei eine abstoßende elektromagnetische Kraft auf diese einwirkt. Dabei bleibt jedoch der Eingriff zwischen der Nut 45 des Blaskolbens 15 und den Rasten 43 erhalten, wodurch eine Verschiebung des Gegenkontaktstücks 18 gemäß Fig. 2 nach unten verhindert wird. Die beiden Kontaktstücke können sich daher nicht voneinander trennen, so daß auch kein Lichtbogen zwischen ihnen entsteht. Auf diese Weise wird ein Verschmelzen oder Verschweißen zwi­ schen dem bewegbaren Kontaktstück 21 und dem Gegenkontakt­ stück 18 unter dem Einfluß eines Lichtbogens verhindert.

Anschließend wird das freie Ende des bewegbaren Kontakt­ stücks 21 in den Hohlzylinder 15 a des Gegenkontaktstücks 18 eingepreßt, worauf das bewegliche Kontaktstück 21 ge­ mäß Fig. 2 nach unten verschoben wird. Hierbei wird der Eingriff zwischen der Nut 45 und den Rasten 43 aufgehoben, so daß die Bauteile in ihrer Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 zurückkehren können.

Bei der Konstruktion nach den Fig. 1 und 2 kann der Blaskolben in seiner Position gehalten werden, in welcher er das Lichtbogenlöschmedium eben komprimiert hat. Der Blaskolben wird dabei zwangsweise an einer Rückwärtsver­ schiebung gehindert, wodurch die Unterbrechungsleistung wesentlich verbessert wird. Außerdem werden die beiden Kontaktstücke beim Einschaltvorgang an einer Wiedertren­ nung aufgrund einer elektromagnetischen Kraft gehindert, wodurch die Stromunterbrechungsleistung erhöht wird.

Claims (3)

1. Druckgasschalter mit
einem beweglichen Kontaktstück (21), welches im Einschalt­ zustand des Druckgasschalters durch eine es umschließende Ausblasöffnung in einen mit einem Lichtbogenlöschmedium gefüllten Blaszylinder (10) axial hineinragt und beim Öffnen des Druckgasschalters aus dem Blaszylinder (10) herausbewegt wird, sowie
einen im Blaszylinder (10) angeordneten, mit Druck beauf­ schlagten, axial verschiebbaren Blaskolben (15), an dem ein Gegenkontaktstück (1) , welches zu Beginn der Ausschalt­ bewegung dem beweglichen Kontaktstück über eine festgeleg­ te Nachlaufstrecke bis zum Auftreffen des Blaskolbens (15) auf einem an der Innenwand des Blaszylinders (10) ange­ brachten Anschlag (28 b) folgt, und dabei das im Blaszylin­ der befindliche Lichtbogenlöschmedium vorkomprimiert, be­ festigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Außenumfangsfläche des Blaskolbens (15), sowie an der Innenwand des Blaszylinders (10) am Ende der Nachlauf­ strecke einander zugeordnete, das nachgelaufene Gegenkon­ taktstück (1) mit Blaskolben (15) gegen ein Rücklaufen sichernde, lösbare Arretiermittel (42, 43, 44, 45) vorge­ sehen sind.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiermittel (42, 43, 44, 45) aus einer am Außenumfang des Blaskolbens (1, 3) ausgebildeten Nut (45) und aus federnde Kasten (42, 43), die an der Innenwand des Blaszylinders (10) angeordnet sind, bestehen.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgelaufene Gegen­ kontaktstück (1) von den Arretiermitteln (42, 43, 44, 45) lösbar ist, sobald der Druckanstieg des Lichtbogenlösch­ mediums im Blaszylinder (10) einen vorgegebenen Überdruck­ wert überschreitet.