DE3041801A1

DE3041801A1 - Autopneumatischer druckgasschalter

Info

Publication number: DE3041801A1
Application number: DE19803041801
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. 3501 Niestetal Karrenbauer; Celestin Konrad; Günter Ing.(grad.) 3500 Kassel Rapp
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1982-06-09
Also published as: CH657228A5; DE3041801C2

Description

Autopneumatischer Druckgasschalter
Die Erfindung betrifft einen autopneumatischen Druckgasschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiger Druckgasschalter ist beispielsweise aus der DE-OS 27 08 546 bekannt. Bei dem bekannten Druckgasschalter ist zur Endlagendämpfung des beweglichen Leistungskontaktes eine aus einer Kunststoffscheibe und/oder einem Kompressionsaum bestehende Dämpfungseinrichtung vorgesehen. Es sind auch bereits andere Schalter bekannt geworden, bei denen eine Verzögerung des beweglichen Teiles der Schalteinheit durch eine Dämpfungseinrichtung in Verbindung mit dem Antrieb bewirkt wird. Der Nachteil der Verzögerung des beweglichen Teiles der Schaltkammer durch eine äußere'Dämpfungseinrichtung besteht darin, daß ein Teil der vom Antrieb abgegebenen Ener-<jie für die Ausschaltung selbst ungenutzt bleibt; Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art auszubilden, daß die kinetische Energie der bewegten Massen voll für die Löschgasströmung genutzt und damit der Wirkungsgrad des Antriebes gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale erreicht.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Verzögerung des bewegten Teiles der Schaltkammer durch den Aufbau eines entsprechend hohen Löschgasdruckes im Zylinder bewirkt. Neben der Verbesserung des liirktii0<j<;qrids hei der Umsetzung von Antriebsenergie in Strömungsenercgle des Löschgases ergeben sich weitere folgende Vorteile: eine einfachere und kostengünstigere Konstruktion; Einsparung bei Kraftübertragungsgliedern, da die Bremskräfte nicht rnehr zu den Schaltkammern übertragen werden müssen; dadurch entfällt unter anderem die ungünstige Druckbelastung von Isolierstangen; längere Beblasungsdauer durch breiteren Druckimpuls. Um einen für die Verzögerung ausnzichend hohen Druck zu erzielen ir(i Lt»r Abströmquersohnitt zur Düse für das im Zylinder komprimirte Druck mittel vor Erreichen der Endstellung vermindert.
Den Einfluß der bekannten Art der Dämpfung des beweglichen Teiles der Schalteinheit auf den Druckverlauf vor der Düse zeigt diQ Gegenübersteilung der Druckverläufe eines Schalters mit Dämpfung in Verbindung mit dem Antriebssystem sowie eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Schalters in Figur 1.
In Figur 1 zeigt die Kurve a den Druckverlauf bei einer Dämpfung in Verbindung mit dem Antriebssystem im Leerlauf. Der Druck steigt bis zum Zeitpunkt t2 an. Anschließend sinkt der Druck m Ende des Kompressionsvorganges zu einer Zeit t3 - t2 wieder auf den Ausgangs wert ab. Die Dauer des Druckabfalls wiro hierbei durch eine Zeitkonstante bestimmt die im wesentlichen von dem an Ende des Kompressionsvorganges zwischen Kompressionskolben und Düse vorhandenen Restvolumen und dem Düsenquerschnitt abhängt.
Den Druckverlauf bei einem gemäß der Erfindung ausgeführten Schalter zeigt die Kurve b. Bis zum Zeitpunkt t1, in dem die Reduzierung des Abströmquerschnittes einsetzt, stimmen die Druckverläufe entsprechend Kurve a und Kurve b im Kompressionszylinder überein. Von diesem Zeitpunkt an nimmt der Druck im Kompressionszylinder entsprechend Kurve b wegen des stark reduzierten Abströmquerschnittes rasch zu. Der strichpunktiert dargestellte Druck im Restvolumen zwischen Düse und Abströmquerschnitt (Kurve c) sink-L zunächst mit der feitkonstante, die durch Restvolumen und Düsenquerschnitt bestimmt ist, ab. Sobald der Druck im Zylinder auf derartig hohe Werte angestiegen ist, daß der Massendurchsatz trotz des verringerten Abströmquerschnittes den ursprünglichen Wert wieder erreicht, steigt der Druck vor der Düse wieder an und erreicht schließlich ein Maximunl. Danach sinkt der Druck der Zeitkonstante entsprechend wieder ab. Ein Vergleich ar beiden Druck impulse der Kurven a und czeigt, daß der Druckimpuls bei Ausführung des Schalters gemäß der Erfindung breiter geworden ist, so daß über die für eine Kurzschlußausschaltung erforderliche Zeitdauer trotz der kurzeitigen Einsattelung ein höherer Druck zur Verfügung steht.
Im Falle der Ausschaltung eines Kurzschlußstromes wird abhängig von der Höhe des Stromes ein Teil des Düsenquerschnittes durch das Lichtbogenplasma verschlossen. Dadurch wird die Zeitkonstante für das Absinken des Druckes vor der Düse entsprechend verringert. Die Einsattelung des Druckverlaufes bei einer Schalterausführung gemäß der Erfindung wird dadurch geringer, so daß sich die erfindungsge-.
mäße Dämpfung noch günstiger auswirkt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestelIt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Figur 2 einen Längsschnitt duch die Kompressionseinrichtung eines autopneumatischen Druckgasschalters mit einer ersten Möglichkeit der Ausführung der Dämpfungseinrichtung; Figur 3 eine andere Ausführung der pämpfungseinrichtung; Figur 4 eine weitere Ausführungsform der Dämpfungseinrichtung; Figur 5 eine vierte Ausführung der Dämpfungsvorrichtung.
Bei den in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Kolben 1 der Kolbenzylindereinheit feststehend und der Zylinder 2 dieser Einheit beweglich ausgeführt. Am Zylinder 2 ist der mit. diesen bewegliche Kontakt 3 sowie eine Isolierdüse 4 angebracht.
Der Zylinder 2 weist in seinem Kppfteil 5 Durchströmöffnungen 6 für das Löschgas auf.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem feststehenden Kolben 1 eine Platte 10 mit Bohrungen 11 federnd gelagert. Zur Lagerung sind in die Platte 11 achsparallele Führungsstifte 12 eingeschraubt, die in einer Bohrung 13 im Kolben 1 gleitbar geführt sind. Konzentrisch zu den Führungsstiften 12 sind Druckfeder 14 angeordnet, die mit einer Seite an der Platte 10 anliegen und mit ihrem anderen Ende in einer Vertiefung 15 im Kolben 1 angeordnet sind. Während des AusschaItvorgangs strömt das im Druckraum 16 des Zylinders 2 komprimierte Löschgas zunächst über di< Bohrtngen 6 zur Düse 4 ab. Sobald der Zylinder 2 auf die Platte 10 auftrifft, werden die Bohrungen 6 verschlossen und Löschgas kann nur noch über die Bohrungen 11 mit reduziertem Querschnitt abstrbmen. Durch die Federn 14 wird erreicht, daß die Platte 10 aer 2ewegung des zylinders 2 folgen kann.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbcispiel ist der aui(ipneumatische Druckgasschalter bis auf die Ddmpfungseinrichtung gleich aufgebaut wie der in Figur 2 dargestellte Schalter Bei der in Figur 3 dargestellten Dämpfungseinrichtung sind auf der Stirnfläche des Kolbens 1 Stifte 20 angebracht, die den Durchströmöffnungen 6 im Zylinder 2 gegenüber liegen. Die Stifte 20 sind konisch ausgeführt und tauchen bei der Ausschaltbewegung in die Bohrungen 6 ein. Durch geeignete Formgebung der Stifte 20 kann eine einstellungsabhängige kontinuierliche Reduzierung des Abströmquerschnittes verwirklicht werde..
Bei der in Figur o dargestellten Ausgestaltung, die wiederum von einem gleichen Schalteraufbau ausgeht, wird der Kompressionsraum zweigeteilt. Ein erster Kompressionsraum 25 wird von einer zylindrischen Ausnehmung 26 im Kolben 1 gebildet. Dieser Kompressionsraum wird von einem zylindrischen Element 27 verschlossen, das an der inneren Stirnseite des Zylinders 2 angeordnet ist und in der Ausnehmung 26 gleitend geführt ist. Das zylindrische Element 27 weist erste Durchströmöffnungen 28 auf, die den ersten Kompressionsraum 25 mit den Durchströmöffnungen 6 im Zylinder 1 verbinden und zweite Durchströmöffnungen 29 mit reduziertem Querschnitt, die einen zweiten Kompressionsraum 30 mit den ersten Durchströmöffnungen 28 bzw. den Durchströmöffnungen 6 im Zylinder 2 verbinden. Bei dieser Ausgestaltung kann das löschgas irn zweiten Kompressionsraum 30 erst gegen Ende der Ausgestaltung über die zweite Durchströmöffnung 29 mit reduziertem Querschnitt oder aber über einen im rechten Teil der Figur L dargestellten, zwischen der Ausnehmung 26 und dem Element 27 vorgesehenen Spalt 31 abströmen. Bei der in FIgur 5 dargestellten Ausführungsform ist eine Scheibe 35 mit mehreren Öffnungen 35 vorgesehen. Die Scheibe 35 ist an einem Rohrstück 37 flanschartig angebracht. Das Rohrstück 37 weist an seiner Außenseite eine Führungsleiste 26 auf. Falls es für zweckmäßig erachtet wird, können auch mehrere Führungsleisten vorgesehen werden. Die Führungsleiste 26 ist Teil einer Steuereinrichtung, mit der die Drehbewegung der Scheibe 35 gesteuert wird.
Im Kolben 1 ist eine Öffnung 38 vorgesehen, in der das Rohrstück 37 geführt ist. Dabei greift die Führungsleiste 39 in eine entsprechende Führung 40ein, die in der Öffnung 38 vorgesehen ist und die zusammen mit der Führungsleiste 38 die Steuereinrichtung bildet.
Das Rohrstück 37 sitzt seinerseits achsial verschiebbar auf der Antriebsstange 41. Beim Ausschalten des Schalters wird über die entsprechend gestaltete Führungsleiste 38 die Platte 35 abhängig von der Stellung des Kompressionszylinders 2 gedreht. Durch diese Drehbewegung wird der Querschnitt der Abströmbohrungen 6, der anfänglich mit den Öffnungen 36 in der Platte übereinstimmt, auf das gewünschte Maß verringert.

Claims

Patenvcansprüche Autopneumatischer Druckgasschalter mit einer Kolben-Zlinder-Einheit zur Kompression eines Löschgases, wobei der Zylinder zumindest eine durchgehende Öffnung zum Durchströmen des Löschgases über eine Isolierdüse zu einer Löschstelle aufweist; mit einem beweglichen Kontaktstück, das mit dem beweglichen Teil der Kolben-Zylinder-Ei-nheit verbunden ist und einem festen Kontaktstück; und mit einem Antrieb für das bewegliche Teil der Kolben-Zylinder-Einheit und das bewegliche Kontaktstück; dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der beweglichen Teile (2, 3, 4) der Abströmquerschnitt der durchgehenden Öffnung (6) zur Isolierstoffdüse (4) vor Erreichen der Endeinstellung vermindert wird.
2. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmquerschnitt nur für ein Teil des Gases vermindert wird. (Fig. 4)
3. Autopneumatischer Druckgasschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abströmquerschnitt in mehreren Stufen oder kontinuierlich verringert wird. (Fig. 3, 4)
4. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der durchgehenden Öffnung (6) im Zylinder (2) und dem Kolben (1) der Kolben-Zylinder-Einheit (1, 2) ein Verschlußelement (10) federnd gelagert ist, das zumindest eine durchgehende Öffnung (llj aufweist, weiche gegenüber der durchgehenden Öffnung (6) im Zylinder (2) einen reduzierten Querschnitt hat, und das das Verschlußelement (10) durch die Schaithewegung di(? Öffnung (6) im Zylinder (2) bis auf tlcii reduzierten Querschnitt verschließt.
5. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (10) eine Platte ist.
6. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte auf dem feststehenden Kolben (1) gelagertist.
7. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung der Platte (10) in dieser achsparallele Führungsstifte (12) vorgesehen sind, die in einer Ausnehmung (13) des Kolbens (1) gleitbar geführt sind, und daß konentrisch zu den Führungsstiften (12) zwischen der Platte (10) und dem Kolben (1) Druckfedern (14) angeordnet sind.
8. Autopneumatischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Kolben (1) der Kolben-Zylinder-Einheit (1,2) zumindest ein konisches Verschlußelement (20) angebracht ist, das infolge der Relativbewegung zwischen Kolben (1) und Zylinder (2) beim Ausschalten die durchgehende Öffnung (6) im Zylinder (2) kontinuierlich verschließt. (Fig. 3)
9. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein zweigeteilter Kompressionsraum vorgesehen ist, und das Löschgas aus einem Teil des Kompressionsraumes erst gegen Ende der Ausschaltbewegung ausströmen kann.
10. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zweiteilung des Kompressionsraumes in der Kolbenstirnfläche eine Ausnehmung (26) vorgesehen ist, die durch ein mit dem Zylinder (2) fest verbundenes Verschlußelement (27) verschlossen ist, und daß das Verschlußelement (27) erste Durchströmöffnungen (6) vom ersten Kompressionsraum (25) zur Isolierdüse und zweite Durchströmöffnungen (29) mit reduziertem Querschnitt bzw. einen Ringspalt (31) vom zweiten Kompressionsraum (30) zur Isolierdüse aufweist. (Fig. 4)
11. Autopneumatischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Durchströmöffnung im Kopfteil des Zylinders angeordnet ist und daß im Zylinder eine bezüglich des Kopfteils drehbar angeordnete Scheibe (35) mit zumindest einer Öffnung (36) vorgesehen ist, die mit der durchgehenden Öffnung (6) zur Deckung bringbar ist. (Fig. )
12. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein mit der Scheibe (3S) verbundenes Rohr (37) vorgesehen ist, das auf der Antriebsstange (41) des Schalters sitzt, wobei zwischon dem Rohr (37) und dem Kolben eine Steurereinrichtung (3' 40) angeordnet ist.
13 Alit.annrljmatischer Druckqasschalter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (38, 40) eine an der Außenseite des Rohres (37) vorgesehene Führungsleiste (38) aufweist, die in eine entsprechende im Kolben angeordnete Führung (38) eingreift.
14. Autopneumatischer Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Scheibe (37) im Inneren des Zylinders (2) angeordnet ist.