DE3132825C2 - Druckgasschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Ein solcher Druckgasschalter ist z. B. aus der US-PS 4.160.888 bekannt. Bei diesem bekannten Druckgasschalter ist der Saugzylinder mit radial aus dem Saugraum zum Umgebungsraum führenden Durchlässen versehen, die in einer solchen Höhe an­ geordnet sind, daß durch sie die Verbindung zwischen Saugraum und Umgebungsraum erst dann freigegeben wird, wenn der Saug­ kolben im Zuge eines Ausschalthubes einen bestimmten Weg zu­ rückgelegt hat. Diese Verbindung zwischen Saugraum und Umge­ bungsraum erfolgt hier also nach Maßgabe des bei einem Aus­ schalthub zurückgelegten Weges des beweglichen Kontaktstückes.

Bei der Abschaltung hoher Kurzschlußströme kann es da­ her beim bekannten Schalter - sobald die vom axialen Durchlaß im beweglichen Kontaktstück ausgehenden Öffnungen freigegeben sind - zu einem erheblichen Druckanstieg im Saugraum kommen, der zwar einerseits auf erwünschte Weise über den Saugkolben die Ausschaltbewegung unterstützt, andererseits aber auf höchst unerwünschte Weise zu einem Rückstau der erhitzten Löschgase im axialen Durchlaß des beweglichen Kontaktstückes führen kann. Dieser Rückstau hemmt das Abfließen der heißen Lichtbogengase und mithin auch die Beblasung des Schaltlicht­ bogens. Dieser Rückstau hält an, bis die vom Saugzylinder in den Umgebungsraum führenden Durchlässe vom Saugkolben freige­ geben werden.

Würden bei dem bekannten Schalter die vom Saugzylinder in den Umgebungsraum führenden Durchlässe auf einer solchen Höhe angeordnet, daß sie durch den Saugkolben schon kurz nach der Freigabe der vom axialen Durchlaß im beweglichen Kontakt­ stück ausgehenden Öffnung freigegeben werden, wodurch die Ver­ bindung vom Saugraum zum Umgebungsraum hergestellt wird, dann würden Schwierigkeiten beim Abschalten geringer Ströme entste­ hen. Dies deshalb, weil dann die vom Hub des Saugkolbens ausgehende Saugwirkung im axialen Durchlaß des beweglichen Kontaktstückes zu früh aussetzt oder gar unterbleibt, was wiederum eine wirksame Beblasung des Schaltlichtbogens hemmt.

An dieser Stelle ist zu bemerken, daß ferner ein Druckgasschalter bekannt ist (DD 1 09 120), der ebenfalls einen Kompressions- und einen Saugraum umfaßt, wobei letzterer mittels Überdruckventilen mit dem Umgebungsraum verbunden ist. Bei dieser bekannten Ausführung wird jedoch der gleiche Kolben sowohl zum Komprimieren als auch zum Saugen verwendet. Dies hat zur Folge, daß der Kompressionsraum weiter von der Blas­ düse entfernt ist als der Saugraum. Der Kompressionsraum muß deshalb mittels eines den Saugraum umgebenden Mantelraumes mit der Blasdüse verbunden werden. Der Saugraum ist folglich ringsum vom Kompressionsraum umgeben und hat keine an den Umgebungsraum angrenzende Wand. Erst ein weiterer, innerer Mantelraum ermöglicht eine Verbindung zum Umgebungsraum, in der die Überdruckventile angeordnet sind. Der bekannte Schalter benötigt deshalb einen Dreifachwandigen Zylinder mit kompli­ zierten internen Verbindungen. Zusätzlich ergeben sich Zwangs­ weise grobe Totvolumina, weshalb sowohl Kompression wie Saug­ effekt geschwächt werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Druckgasschalter der eingangs genannten Art so weiter auszuge­ stalten, daß bei ihm praktisch kein Hemmnis der Lichtbogen-Be­ blasung entsteht, unabhängig davon, ob der Schaltlichtbogen durch die Abschaltung eines hohen Kurzschlußstromes oder ei­ nes nur geringen Stromes gezündet hat.

Diese Aufgabe wird beim vorgeschlagenen Druckgasschal­ ter dadurch gelöst, daß der Saugraum mit dem Umgebungsraum über wenigstens ein in Richtung auf den letzteren hin öffnen­ des, im Saugkolben montiertes Überdruckventil verbunden ist. Beim vorgeschlagenen Schalter kommt somit die Verbindung zwi­ schen Saugraum und Umgebungsraum rein druckabhängig zustande, nämlich dann, wenn der Druck im Saugraum den Ansprechwert des Überdruckventiles überschreitet. Diese Maßnahme stellt nicht etwa nur eine kinematische Umkehrung des vorbekannten Schal­ teraufbaues nach der DD-PS 1 09 120 dar.

Dadurch, daß Kompressions- und Saugraum in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind, ergibt sich vielmehr ein viel einfacherer Aufbau, bei dem keine doppel- oder dreifachwandigen Zylinder benötigt werden und Totvolumina auf ein Minimum beschränkbar sind.

Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweise an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen die

Fig. 1-3 je einen Axialschnitt durch die im vorliegenden Zusammenhang wichtigsten Bestandteile eines Druckgasschalters, in Fig. 1 in Einschaltstellung, in Fig. 2 während des Ausschalthubes und in Fig. 3 in Ausschaltstellung.

Ein festes Kontaktstück 11, das, wie in Fig. 1 gestrichelt angegeben, parallel zu einem dieses koaxial umgebenden, ebenfalls festen Leistungskontaktstück 12 geschaltet sein kann, ist auf nicht dargestellte Weise mit dem einen Anschluß des Schalters verbunden (Pfeil 13). Dieses Kontaktstück 11 verschließt in Einschaltstellung (Fig. 1) eine Blasdüse 14 aus Isolierstoff, die fest auf dem Boden 15 eines nach unten offenen, metallischen Kompressionszylinders 16 montiert ist und deren Einlaß 17 über im Boden 15 vorhandene Durchlässe 18 mit einem vom Pumpzylinder 16 umschlossenen Kompressionsraum 19 kommuniziert. Der Boden 15 und damit der Kompressionszylinder 16 sind fest an einem beweglichen Kontaktstück 20 verankert. Das bewegliche Kontaktstück 20 weist, ausgehend von seinem freien Ende 21, das in Einschaltstellung das Kontaktstück 11 umschließt, einen axialen Durchlaß 22 auf. Von dem dem freien Ende 21 abgekehrten Ende des Durchlasses 22 gehen das bewegliche Kontaktstück 20 radial durchsetzende Öffnungen 23 aus, die in Einschaltstellung (Fig. 1) durch einen vom beweglichen Kontaktstück 20 durchsetzten Kompressionskolben 24 verschlossen sind. Der ebenfalls metallische und mit einem zum Kompressionsraum 19 hin öffnenden Ansaugventil 25 versehene Kompressionskolben 24 trägt an seiner dem Kompressionsraum 19 abgekehrten Seite einen hohlzylindrischen, metallischen nach unten offenen Schurz 26, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Kompressions­ zylinders 16 im wesentlichen entspricht. Am unteren Rand des Kompressionszylinders 16 ist außerdem ein Kranz von Gleit­ kontakten 36 befestigt, die stets am Außendurchmesser des Schurzes 26 angreifen und damit eine elektrische Verbindung zwischen Kompressionszylinder 16 und Schurz 26 gewährleisten. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wirkt der Kompressionszylinder 16, falls der Leistungskontakt 12 vorgesehen ist, als auch beweglicher Leistungskontakt.

Der auf einer isolierenden, rohrförmigen Stütze 27 befe­ stigte und damit abgestützte Schurz 26 ist auf nicht näher dargestellte Weise mit dem anderen Anschluß des Schalters verbunden, wie mit dem Pfeil 28 angedeutet, und bildet zu­ gleich einen Saugzylinder. In diesem Saugzylinder ist ein am unteren Ende des beweglichen Kontaktstückes 20 unmit­ telbar im Anschluß an die Öffnungen 23 befestigter Saugkolben 29 verschiebbar gelagert. Dieser Saugkolben 29 ist über ein Befestigungsstück 30 am oberen Ende einer isolie­ renden Antriebsstange 31 befestigt, die zu einem nicht dar­ gestellten Antrieb führt. Mit diesem Antrieb lassen sich die wesentlichen beweglichen Bestandteile des Schalters, nämlich das bewegliche Kontaktstück 20, der Kompressionszylinder 16 und der Saugkolben 29 von der in Fig. 1 gezeigten Ein­ schaltstellung in die in Fig. 3 gezeigte Ausschaltstellung und zurück axial verschieben.

Im Saugkolben 29 sind mehrere (gezeigt sind deren zwei) federbelastete Überdruckventile 32 montiert, die nach der dem Kompressionskolben 26 abgekehrten Seite des Saugkolbens 29 und mithin zu einem Umgebungsraum 33 hin öffnen.

Es versteht sich, daß alle bisher beschriebenen Bestand­ teile in dem von einem nicht dargestellten Schaltergehäuse umschlossenen Umgebungsraum 33 (auch Ausblasraum genannt) angeordnet sind, in dem ein unter Überdruck stehendes Löschgas, z. B. SF₆ vorhanden ist.

In Fig. 2 ist die Stellung des Schalters kurz nach Beginn des Ausschalthubes gezeigt. Das freie Ende 21 des beweg­ lichen Kontaktstückes 20 hat das feste Kontaktstück 11 bereits verlassen, das feste Kontaktstück 11 hält die Blas­ düse 14 jedoch noch verschlossen. Die Öffnungen 23 haben den Pumpkolben 24 verlassen, womit die Verbindung zwischen dem axialen Durchlaß 22 (und damit dem Einlaß 17 der Blasdüse 14) und einem von dem Saugkolben 29, dem Schurz 26 und dem Kompressionskolben 24 begrenzten Saugraum 34 hergestellt ist.

Das aus dem Kompressionsraum 19 bei der Abwärtsbewegung Kompressions­ zylinders 16 durch die Durchlässe 18 verdrängte Löschgas bebläst den zwischen dem freien Ende 21 und dem festen Kon­ taktstück brennenden Schaltlichtbogen 35 und kann zunächst nur durch den Durchlaß 22 in den Saugraum 34 entweichen. Ist die durch den Schaltlichtbogen 35 im Löschgas bewirkte Druckerhöhung gering (geringer Ausschaltstrom), so übt der sich vergrößernde Saugraum 34 eine Saugwirkung aus und be­ günstigt den Abzug der erhitzten Löschgase aus der Schalt­ strecke. Ist dagegen die durch den Schaltlichtbogen im Löschgas bewirkte Druckerhöhung beträchtlich, pflanzt sich diese durch den Durchlaß 22 in den Saugraum 34 weiter fort, und die von dessen Vergrößerung ausgehende Saugwirkung fällt praktisch dahin. Reicht diese Druckerhöhung aus, um die Überdruckventile 32 zum Öffnen (in Fig. 2 dargestellt) zu veranlassen, dann bleibt der Druck in dem Saugraum 34 unabhängig vom bereits zurückgelegten Schaltweg auf einen geringen Wert begrenzt, so daß es auf alle Fälle nicht zum Rückstau der erhitzten Löschgase kommen kann.

In Fig. 3 ist die Ausschaltstellung dargestellt. Der Schaltlichtbogen ist bereits gelöscht. Der Kompressionsraum 19 ist auf ein Minimum verkleinert, der Saugraum 34 auf ein Ma­ ximum vergrößert. Das feste Kontaktstück 11 hat die Blas­ düse 14 freigegeben, so daß nun vom Umgebungsraum 33 ei­ ne ungehinderte, durch die Blasdüse 14, den Durchlaß 22 und die Öffnungen 23 führende Verbindung zum Saugraum 34 besteht. Damit konnte allenfalls ein dort noch unter Überdruck stehendes Löschgas ungehindert in den Umgebungs­ raum 33 entweichen. Deshalb sind auch die Überdruckventile 32 jetzt geschlossen.

Beim Einschalthub wird zunächst, solange die Blasdüse 14 noch nicht verschlossen ist, Löschgas durch letztere in den Kompressionsraum 19 angesaugt. Sodann wird weiteres Löschgas über das Ansaugventil 25 aus dem Saugraum 34 nachgezogen.

Claims (2)

1. Druckgasschalter mit

• a) einem feststehenden Kontaktstück (11) und einem koaxial zu diesem angeordneten beweglichen Kontaktstück (20) in einem Löschgas enthaltenden Umgebungsraum (33),
• b) einer mit dem beweglichen Kontaktstück (20) verbundenen Blasdüse (14), die in der Einschaltstellung des Druckgasschal­ ters von dem feststehenden Kontaktstück (11) verschlossen ist,
• c) einer koaxial zu den Kontaktstücken (11, 20) angeordneten Kompressionseinrichtung für das Löschgas, die einen von einem mit dem beweglichen Kontaktstück (20) fest verbundenen Kom­ pressionszylinder (16) und von einem vom beweglichen Kontakt­ stück (20) durchdrungenen Kompressionskolben (24) begrenzten Kompressionsraum (19) aufweist, der über einen Einlaß (17) mit dem Inneren der Blasdüse (14) verbunden ist,
• d) einer koaxial zu den Kontakstücken (11, 20) angeordneten Saugeinrichtung für das Löschgas, die sich in Ausschaltrich­ tung des beweglichen Kontaktstückes (20) an die Kompressions­ einrichtung anschließt und die einen von einem feststehenden Saugzylinder (26) und von einem mit dem beweglichen Kontakt­ stück (20) fest verbundenen Saugkolben (29) begrenzten Saug­ raum (34) aufweist,
• e) einem axialen Durchlaß (22), der von der freien Stirnseite des beweglichen Kontaktstücks (20) ausgehend dieses auf eine begrenzte Länge durchsetzt und an seinem im beweglichen Kon­ taktstück (20) liegenden Ende radiale Öffnungen (23) aufweist, über die er in der Einschaltstellung und während einer Aus­ schaltung über einen bestimmten Hub des beweglichen Schalt­ stücks (22) mit dem Kompressionsraum (19) und ab diesem be­ stimmten Hub mit dem Saugraum (24) in Verbindung steht,

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• f) der Saugraum (34) ist mit dem Umgebungsraum (33) über we­ nigstens ein im Richtung auf den letzteren hin öffnendes, im Saugkolben (29) montiertes Überdruckventil (32) verbunden.