DE3300816C2

DE3300816C2 - Druckgasleistungsschalter

Info

Publication number: DE3300816C2
Application number: DE3300816A
Authority: DE
Inventors: Satomi Nishinomiya Hyogo Arimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-01-27
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1986-06-26
Also published as: CA1182155A; US4459447A; FR2520551B1; FR2520551A1; DE3300816A1

Abstract

Es wird ein selbstlöschender Gas-Schaltungsunterbrecher angegeben, der ein Körperteil (2Δ) mit einem mit einer Anschlußplatte (1) verbundenen ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, das mit einer Düse (3) aus Isoliermaterial versehen ist, welche eine Düsenöffnung (15) in Verbindung mit dem Inneren des Körperteiles (2Δ) bildet. Das Innere des Körperteiles (2Δ) weist eine Bogenbildungskammer (21) in der Nähe der Düse (3) und eine Gasspeicherkammer (13) auf, die mit einem bogenlöschenden Fluid gefüllt sind. Ein stationärer Bogenkontakt (5) ist elektrisch mit der Anschlußplatte (1) verbunden und innerhalb des Körperteiles (2) an einem der Düsenöffnung (15) gegenüberliegenden Ort angeordnet. Ein beweglicher Bogenkontakt (6) ist für eine Bewegung durch die Düsenöffnung (15) zwischen einer Schließstellung des Schaltungsunterbrechers, in der der bewegliche Bogenkontakt (6) sich durch die Düse (3) in Schließkontakt mit dem stationären Bogenkontakt (5) erstreckt, und einer Offenstellung des Schaltungsunterbrechers ausgelegt, in der der bewegliche Bogenkontakt (6) sich außerhalb im Abstand von der Düse (3) befindet. Die Auswärtsbewegung des beweglichen Bogenkontaktes (6) aus der Schließstellung in die Offenstellung wird während des Anliegens eines Bogenstromes zwischen dem beweglichen und dem stationären Bogenkontakt (5, 6) erzeugt einen Bogen (20). Die Energie dieses Bogens erhöht den Druck des bogenlöschenden Fluids in der Bogenausbildungskammer (21) und dann in der .............

Description

gekennzeichnet durch folgende Merkmale

g) die weiteren Druckspeicherräume (i3b, \Zc) sind in axialer Richtung hintereinander koaxial zum feststehenden Lichtbogenschaltstück (5) mit quer zu dessen Längsachse angeordneten Ausblaseffnungen angeordnet,

h) die Ventilanordnung wiist einen koaxial zum feststehenden Lichtbogensc: altstück (5) angeordneten Rohrschieber (23,42) auf, der die Ausblasöffnungen im Einschaltzustand des Schalters verschließt;

i) der Rohrschieber (23, 42) steht mit seinem vorderen Ende in den ersten Druckspeicherraum (13a; vor und ist an seinem hinteren Ende von einer Rückstellfeder (25,43) beaufschlagt,

j) der Rohrschieber (23,42) ist mit einer Verzögerungseinrichtung (26—35; 40) verbunden, durch die er erst nach Löschung des Lichtbogens in seine Schließstellung zurückkehrt.

2. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasöffnungen der Druckspeicherräume (13a, 136, \3c) radial nach innen gerichtet sind und daß der Rohrschieber (23, 42) radial innerhalb der Druckspeicherräume liegt.

3. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasöffnungen der Druckspeicherräume (13a, 136, 13c; radial nach außen gerichtet sind und daß der Rohrschieber (23, 42) radial außerhalb der Druckspeicherräume liegt.

4. Druckgasleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (26—35) eine mechanisehe Verklinkungseinrichtung (26—28) aufweist, die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt lösbar ist.

5. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklinkungseinrichtung (26—28) eine mit dem Rohrschieber (23) fest verbundene Zahnstange (26) und eine mit dieser zusammenarbeitende Sperrklinke (27) aufweist, die magnetisch lösbar ist.

6. Druckgasleistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (40) eine druckabhängig arbeitende, pneumatische Einrichtung aufweist.

7. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Einrichtung folgende Bauteile aufweist:

a) einen am hinteren Ende des Rohrschiebf ^rs (42) angebrachten Kolben (42a;,

b) einen fest angeordneten Zylinder (14), der von dem Kolben (42a; in bezug auf den Rohrschieber (42) in eine vordere {A\b) und eine hintere Kammer (41a; unierteilt ist,

c) ein im Kolben (42a; angebrachtes Rückschlagventil (44,45), das sich in Richtung auf die vordere Kammer ifi\b) hin öffnet,

d) eine äußere, zeitverzögernd arbeitende Druckausgleichseinrichtung (41c, 41c/, 46, 51, 52) zwischen den beiden Kammern (41a, 41 b) des Zylinders (41).

8. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Kammer (41Z>;eine Durchgangsöffnung (41 c) zum mit Löschgas gefüllten Gehäuse aufweist und daß die hintere Kammer (41a; üher ein einstellbares Druckausgleichsventil (46) mit dem Gehäuse verbunden ist.

9. Druckgasleistungsschalter nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (41a, 416; über eine By-Pass-Leitung (51) mit einstellbarem Querschnitt verbunden sind.

Die Erfindung betrifft einen Druckgasieistungsschaiter mit einem mit Löschgas gefüllten Gehäuse, einem feststehenden und einem beweglichen Lichtbogenschaltstück, einer Düse aus elektrisch isolierendem Material, durch deren öffnung das bewegliche Lichtbogenschaltstück mit dem feststehenden Lichtbogenschaltstück in Kontakt bringbar ist und die vom beweglichen Lichtbogenschaltstück in der Offenstellung des Schalters freigegeben wird, einer Lichtbogenkammer an der Einlaßseite der Düse, einem ersten, ständig mit der Lichtbogenkammer verbundenen Druckspeicherraum und weiteren Druckspeicherräumen, deren Anzahl in Abhängigkeit von dem durch den Lichtbogen erzeugten Löschgasdruck über eine Ventilanordnung mit der Lichtbogenkammer in Strömungsverbindung bringbar sind.

Ein derartiger Druckgasleistungsschalter ist beispielsweise aus der EP-O 0 33 355 Al bekannt. Bei der dort beschriebenen Anordnung sind jedoch eine Vielzahl von Ventilen erforderlich, welche den jeweiligen Druckspeicherräumen zugeordnet sind. Dadurch ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand bei dem dort beschriebenen Druckgasleistungsschalter erforderlich.

Aus der DE-AS 11 81 776 ist ein Rohrschieber für einen Druckgasschalter grundsätzlich bekannt, jedoch ist der Rohrschieber dort nur für die Gesamtbeblasung vorgesehen, dient jedoch nicht zur Steuerung der Stärke der Löschgasströmung.

Ausgehend von einem Druckgasleistungsschalter der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ventilanordnung eines derartigen Druckgasleistungsschalters zu vereinfachen.

33 OO 816

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Druckgasleistungsschalter der in Rede stehenden Art mit folgenden Merkmalen auszubilden:

Die weiteren Druckspeicherräume sind in axialer Richtung hintereinander koaxial zum feststehenden üchtbogenschaltstück mit quer zu dessen Längsachse angeordneten Ausblasöffnungen angeordnet; die Ventilanordnung weist einen koaxial zum feststehenden Lichtbogenschaltstück angeordneten Rohrschieber auf, der die Ausblasöffnungen im Einschaltzustand des Schalters verschließt; der Rohrschieber steht mit seinem vorderen Ende in den ersten Druckspeicherraum vor und ist an seinem hinteren Ende von einer Rückstellfeder beaufschlagt; der Rohrschieber ist mit einer Verzögerungseinrichtung verbunden, durch die er erst nach Löschung des Lichtbogens in seine Schließstellung zurückkehrt.

Mit dem erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalter wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst, wobei der Druckgasleistungsschalter in der Lage ist. Lichtbogen in einem großen Bereich von Stromstärkenwerten zu unterbrechen. Dabei ist der erfirdungsgemäße Druckgasleistungsschalter nicht nur für große Stromstärkenwerte von Kurzschlußströmen geeignet, sondern auch für Ströme mit mittleren Stromstärkenwerten von Lastströmen oder von Strömen mit kleinen Stromstärkenwerten, wie zum Beispiel Erregerströmen von Transformatoren, Ladeströmen von Kondensatoren oder dergleichen.

Beim erfindungsgemäßen Druckgasleistungsschalter ändert sich das Volumen des wirksam werdenden Löschgases in Abhängigkeit von dem durch den Lichtbogen erzeugten Löschgasdruck und damit in Abhängigkeit von der durch den Lichtbogen erzeugten Wärme in der Weise, daß der Rohrschieber entgegen seiner Rückstellfeder verschoben wird und damit eine entsprechende Anzahl von Druckspeicherräumen öffnet bzw. verschließt. Durch die Mischung von Löschgas hoher Temperatur mit Löschgas niederiger Temperatur wird ein besonder·, zufriedenstellendes Bogenlöschungsvermögen erzielt, ohne daß in diesem Zusammenhang eine komplizierte Ventilanordnung erforderlich ist. Der erfindungsgemäße Druckgasleistungsschalter bietet dabei sehr zufriedenstellende Unterbrechungseigenschaften ohne Rückzündung zwischen den Lichtbogenschaltstükken.

Bei einer Ausführungsform des Druckgasleistungsschalters sind die Ausblasöffnungen der Druckspeicherräume radial nach innen gerichtet, wobei der Rohrschieber radial innerhalb der Druckspeicherräume liegt.

Bei einer anderen Ausführungsform des Druckgasleistungsschaliers sind die Ausblasöffnungen der Druckspeicherräume radial nach außen gerichtet, wobei der Rohrschieber radial außerhalb der Druckspeicherräume liegt.

Bei einer Ausführungsform des Druckgasleistungsschalters weist die Verzögerungseinrichtung eine mechanische Verklinkungseinrichtung auf, die zu einem vorgegebenen Zeitpunkt lösbar ist.

Bei einer derartigen Ausführungsform weist die Verklinkungseinrichtung zweckmäßigerweise eine mit dem Rohrschieber fest verbundene Zahnstange und eine mit dieser zusammenarbeitende Sperrklinke auf, die magnetisch lösbar ist.

Bei einer anderen Ausführungsfo.rm des Druckgasleistungsschalters weist die Verzögerungseinrichtung eine druckabhängig arbeitend: pneumatische Einrichtung auf.

Bei einer derartigen Ausführungsform weist die pneumatische Einrichtung zweckmäßigerweise folgende Bauteile auf: Einen am hinteren Ende des Rohrschiebers angebrachten Kolben; einen fest angeordneten Zylinder, der von dem Kolben in bezug auf den Rohrschieber in eine vordere und eine hintere Kammer unterteilt ist; ein im Kolben angebrachtes Rückschlagventil, das sich in Richtung auf die vordere Kammer hin öffnet; und eine äußere, zeitverzögernd arbeitende Druckausgleichseinrichtung zwischen den beiden Kammern des Zylinders.

In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß die vordere Kammer eine Durchgangsöffnung zum mit Löschgas gefüllten Gehäuse aufweist und daß die hintere Kammer über ein einstellbares Druckausgleichsventil mit dem Gehäuse verbunden ist.

Bei einer anderen Ausführungsform dieser Bauart ist vorgesehen, daß die beiden Kammern über eine By-Paß-Leitung mit einstellbarem Querschnitt verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Druckgasleistungsschalters gemäß einer ersten Ausführungsform in der Schließstellung;

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung zur Erläuterung des Druckgasleistungsschalters in einer Position, in der sich ein Lichtbogen bildet;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung zur Erläuterung des Druckgasleistungsschalters in einer Position, in der der Lichtbogen gelöscht wird;

F i g. 4 eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung zur Erläuterung einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig.5 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Druckgasleistungsschalters gemäß einer weiteren Ausführungsform in der Schließstellung;

F i g. 6 eine der F i g. 5 ähnliche Darstellung zur Erläuterung des Druckgasleistungsschalters in der Position, indrrsich ein Lichtbogen bildet;

F i g. 7 eine der F i g. 5 ähnliche Darstellung zur Erläuterung des Druckgasleistungsschalters in einer Position, in der der Lichtbogen gelöscht wird; und in

F i g. 8 eine der F i g. 5 ähnliche Darstellung zur Erläuterung einer weiteren abgewandelten Ausführungsform des Druckgasleistungsschalters.

Eine erste Ausführungsform wird anhand der F i g. 1 bis 3 erläutert. Auf der Netzanschlußseite ist eine Anschlußplatte 1 vorgesehen, während die Lastseite eine Anschlußplatte 10 aufweist. An einem Ende der Anschlußplatte 1 schließt eine Löschkammer 2' an, die an ihrem, der Anschlußplatte 1 abgewandten Seite eine Düse 3 aus elektrisch isolierendem Material trägt. Die

öffnung der Düse 3 ist mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet.

Mit der Anschlußplatte 10 ist ein feststehendes Hauptkontaktstück 9 verbunden, das mit einem beweglichen Hauptkonta'.tstück T in Schleifkontakt steht. In der Anschli'ßplatte 10 sind Durchgangsöffnungen 19 vorgesehen, während das bewegliche Hauptkontaktstück T Durchgangsöffnungen 70' aufweist. Die Anschlußplatte 10 und das feststehende Hauptkontaktstück 9 bilden eine Kammer 18, in welcher das bewegliehe Hauptkontaktstuck T verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist eine an eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung angeschlossene Stange 11 vorgesehen, die durch ein Lager 12 in der Anschlußplatte 10 geführt ist

33 OO 816

und an ihrem einen Ende ein bewegliches Lichtbogenschaltstück 6 aufweist, das mit einem feststehenden Lichtbogenschaltstück 5 in Kontakt bringbar ist. F i g. 1 zeigt dabei den Schließzustand des Druckgasleitungsschaiters.

Der gesamte Druckgasleistungsschalter befindet siciti in einem nicht dargestellten Gehäuse, das mit einem Löschgas, beispielsweise SF₀-GaS gefüllt ist. Dieses Löschgas füllt den Innenraum der verschiedenen Kammern aus, die von den jeweiligen Bauteilen gebildet sind. Die Bewegung des beweglichen Hauptkontaktstücks 1" und des beweglichen Lichtbogenschaltstücks 6 wird dadurch nichi beeinträchtigt, da entsprechende Durchgangsöffnungen 19 bzw. 70' vorgesehen sind.

Das stromführende bewegliche Hauptkontaktstück 7' ist in der in F i g. 1 dargestellten Weise mit der Stange 11 verbunden und kann auf der Netzanschlußseite mit einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Fingerkontakteri ausgebildet sein. Die Löschkammer 2' isi äfi der Anschlußplatte 1 der Netzanschlußseite befestigt und besteht aus elektrisch leitendem Material. Somit dient die Löschkammer 2' als feststehendes Hauptkontaktstück und steht mit dem beweglichen Hauptkontaktstück T während des Schließzustandes des Druckgasleistungsschalters in Kontakt, wie es Fig. 1 zeigt. Das Innere der Löschkammer 2' ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel in drei Druckspeicherräume 13a, 136 und 13c unterteilt, wie es in der Zeichnung dargestellt ist Dabei sind Wände 22a. 22b und 22c innerhalb der Löschkammer 2' angeordnet, welche die Druckspeicherräume 13a. 13£> und 13c bilden bzw. begrenzen, di«: ihrerseits jeweils Äusbiasoffnungen aufweisen.

Im Inneren der Löschkammer 2' ist eine Lichtbogenkammer 21 an der Einlaßseite der Düse 3 vorgesehen und steht ständig mit einem Druckspeicherraum 13a in Verbindung. Den übrigen Druckspeicherräumen 13Λ und !3cistsiridruck3bhär!^iTi^rr arbeitender Rchr^cr'^^li^ilber 23, zum Beispiel mit zylindrischer Ausbildung, zugeordnet, der zwischen der Lichtbogenkammer 21 und den Druckspeicherräumen angeordnet ist. Der Rohrschieber 23 ist so ausgelegt, daß er von der Lichtbogenkammer 21 weg bewegbar ist. und zwar in Abhängigkeit von einer Erhöhung des Druckes in dieser Lichtbogenkammer 21 durch die Erzeugung eines Lichtbogens 20 und die damit hervorgerufene Wärmeentwicklung in der Lichtbogenkammer 21. je größer der Druck des Löschgases in der Lichtbogenkammer 21 wird, desto größer ist der Abstand, um den der Rohrschieber 23 aus der Lichtbogenkammer 21 herausgedrückt wird. Je größer somit der Druck in der Lichtbogenkammer 21 in Abhängigkeit von dem Lichtbogenstrom wird, desto mehr Ausblasöffnungen der Druckspeicheräume werden nacheinander durch die Bewegung des Rohrschiebers

23 geöffnet. Der Rohschieber 23 ist von einem Tragrohr

24 getragen, an dem das feststehende Lichtbogenschaltstück 5 angebracht ist und das in seinem Inneren einen Ausströmkanal 17 aufweist. Der Strom fließt somit von der Anschlußplatte 1 auf der Netzanschlußseite durch das Tragrohr 24 zum feststehenden Lichtbogenschaltstück 5. Eine Federkammer 240 nimmt eine Rückstellfeder 25 auf, die den Rohrschieber 23 normalerweise in die Lichtbogenkammer 21 in seine in F i g. 1 dargestellte Ausgangsstellung drückt, in der Anschläge 220.3 und 220b der Wände 22a bzw. 22b gegen den Rohrschieber 23 anliegen und eine weitere Bewegung des Rohrschiebers 23 blockieren.

Der Rohrschieber 23 ist zum Beispiel mit isolierenden Stangen 30 und einer Verbindungsplatte 29 mit einer mechanischen Verklinkungseinrichtung verbunden, die eine Zahnstange 26 und eine mit dieser zusammenarbeitende Sperrklinke 27 aufweist. Die Sperrklinke 27 ist drehbar montiert und mit einer Rückstellfeder 28 in Eingriff mit der Zahnstange 26 vorgespannt. Eine Entriegelungseinrichtung zur Lösung des Eingriffs von Sperrklinke 27 und Zahnstange 26 weist eine Magnetspule 31, einen feststehenden Magnetkern 32, einen beweglichen Magnetkern 33 und eine Rückstellfeder 34 auf. Bei Betätigung der Magnetspule 31 wird der bewegliche Magnetkern 33 vom feststehenden Magnetkern 32 angezogen und dreht damit die Sperrklinke 27 gegen die Kraft der Rückstellfeder 28 außer Eingriff mit der als Verriegelungsteil wirkenden Zahnstange 26. Dies ermöglicht es der Rückstellfeder 25, den Rohrschieber 23 in die Ausgangsstellung gemäß F i g. 1 zurückzubringen. Wenn daher der Rohrschieber 23 aus der Lichtbogenkammer 21 herausbewegt wird, wird die Rückbewegung des Rohrschicbcrs 23 zu Beginn vors der Vcrkhnkungs einrichtung verhindert, und zwar aus den nachstehend erläuterten Gründen. Die Verklinkungseinrichtung ist von einem isolierenden Gehäuse 35 umgeben, das hindurchgehende Öffnungen 350a und 3506 zur Lagerung der Zahnstange 26 aufweist. Ein zeitlich gesteuertes elektrisches Signal bewirkt eine Betätigung der Entriegelungseinrichtung, um eine Rückbewegung des Rohrschiebers 23 zu ermöglichen. Die Magnetspule 31 ist Teil einer ,-.'.ektrischen Schaltung, die eine Stromversorgung £ sowie Schalter 5Wl und SW2 aufweist, die mit dem Betrieb des Druckgasleistungsschalters gekoppelt sind.

Die Wrikungsweise der Ausfünrungsform gemäß Fig. 1 bis 3 wird nachstehend näher erläutert. In der Schließstellung des Druckgasleistungsschalters stehen die Hauptkontaktstücke und die Lichtbogenschaltstükke in Eingriff miteinander, wie es Fig. 1 zeigt. Der Strom fließt somit von d?r Anschlußplatte 1 auf der Netzanschlußseite zur Anschlußplatte 10 auf der Lastseite über die Löschkammer 2', die zugleich als feststchendes Hauptkontaktstück dient, das stromführende bewegliche Hauptkontaktstück T und das feststehende Hauptkontaktstück 9. Außerdem fließt ein Teil de; Stromes von der Anschlußplatte 1 zur Anschlußplaite 10 über das Tragrohr 24, das feststehende Lichtbogenschaltstück 5, das bewegliche Lichtbogenschaltstück 6. das stromführende bewegliche Hauptkontaktstück T und das feststehende Hauptkontaktstück 9. Der Rohrschieber 23 wird von der Rückstellfeder 25 in seine Ausgangsstellung gedruckt, so daß die Ausblasöffnungen der Druckspeicherräume 136 und 13c nicht mit der Lichtbogenkammer 21 in Verbindung stehen, nur der Druckspeicherraum 13a steht mit der Lichtbogenkammer 21 in Verbindung.
Die Wirkungsweise bei der Lichtbogenbildung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig.2 erläutert. Der nicht dargestellte Antriebsmechanismus erhält einen Auslösebefehi, woraufhin das bewegliche Lichtbogenschaltstück 6 sich in Richtung des Pfeiles a zu bewegen beginnt und sich um einen vorgegebenen Hub bewegt und dabei mit dem feststehenden Lichtbogenschaltstück 5 in Verbindung steht. Inzwischen kommt das bewegliche Hauptkontaktstück T mit dem von der Löschkammer 2' gebildeten Hauptkontaktstück außer Eingriff, so daß der gesamte Strom durch das Tragrohr

es 24 und die Lichtbogenschaltstücke fließt. Anschließend kommt das bewegliche Lichtbogenschaltstück 6 nach einer vorgegebenen Zeitspanne außer Eingriff mit dem feststehenden Lichtbogenschaltstück 5, und es wird ein

33 OO 816

elektrischer Bogen oder Lichtbogen zwischen den beiden Lichtbogenschaltstücken 5 und 6 erzeugt.

Der Lichtbogen 20 gibt Wärmeenergie in der Lichtbogenkammer 21 ab, und die Temperatur und der Druck des darin enthaltenen Löschgases steigen an. Das Löschgas strömt zurück in den Druckspeicherraum 13a, wie es mit den Pfeilen g angedeutet ist, und das Löschgas mischt sich mit dem Löschgas niedriger Temperatur und dtin in dem Druckspeicherraum 13a herrschenden Druck. Infolgedessen steigt der Druck des Löschgases in dem Druckspeicherraum 13a an. Wenn die Wärmeenergie des Lichtbogens 20 groß ist, d. h. wenn der Unterbrechungsstrom einen großen Wert hat, steigt der Druck im Druckspeicherraum 13a erheblich an. Dadurch wird die Stirnfläche 230 des Rohrschiebers 23 von diesem Druck beaufschlagt, und zwar mit einem Druckwert, der der Fläche der Stirnfläche 230 proportional ist. Somit bewegt sich der Rohrschieber 23 gegen die Kraft der Rückstellfeder 25 in eine dem Pfeil a entgegengesetzte Richtung. Daher wird die Ausblasöffnung des Druckspeicherraumes 136 freigegeben, und der Druckspcichcrraum 136 steht dann mit der Lichtbogenkammer 21 und dem Druckspeicherraum 13a in Verbindung. Infolgedessen mischen sich die Löschgase in den beiden Druckspeicherräumen 13a und 136, was zu einem Löschgas mit ausreichend hohem Druck und ausreichend niedriger Temperatur zum Auslöschen des Lichtbogens 20 führt. Während der Bewegung des Rohrschiebers 23 aus der Lichtbogenkammer 21 heraus steht die Sperrklinke 27 mit der Zahnstange 26 in Eingriff und verhindert somit eine Rückbewegung des Rohrschiebers 23 bei einer Verringerung des darauf wirkenden Druckes. Somit wird an einem Punkt, an dem der Strom bis zum Nullwert abgenommen hat und der auf den Rohrschieber 23 wirkende Druck verringert worden ist, der Rohrschieber 23 daran gehindert, in Ricchtung des Pfeiles a in seine Ausgangsstellung zurückzukehren.

Dementsprechend wird in der Lichtbogen-Löschungsposition gemäß F i g. 3 das Löschgas mit erhöhtem Druck gegen den Lichtbogen 20 geblasen, wie es mit den Pfeilen j. j'. k und k' in Fig. 3 angedeutet ist. Dadurch wird der Lichtbogen ausgelöscht.

Wenn der Unterbrechungsstrom gleich dem normalen Kurzschlußstrom des Drtickgasleistungsschalters ist, d. h. wenn der Strom noch stärker ansteigt, wird die Wärmeenergie des Lichgbogens 20 noch höher sein. Dies führt zu einem noch größeren Druck in der Lichtbogenkammer 21 und den Druckspeicherräumen 13a und ΐ3£>. Diese Drücke, die auf die Stirnflächen 230 und 231 des Rohrschiebers 23 wirken, werden eine noch weitere Bewegung des Rohrschiebers 23 gegen die Kraft der Rückstellfeder 25 bewirken und damit die Ausbiasöffnung des Druckspeicherraumes 13c freigeben. Infolgedessen wird Löschgas mit erhöhtem Druck in den Druckspeicherraum 13c eintreten, wie es mit den Pfeilen /in Fi g. 2 angedeutet ist. Infolgedessen wird ein Löschgas mit ausreichend hohem Druck und niedriger Temperatur erzeugt, um den normalen Kurzschlußstrom zu unterbrechen. Bei dieser weiteren Bewegung des Rohrschiebers 23 aus der Lichtbogenkammer 21 heraus wird die Rückbewegung des Rohrschiebers 23 wiederum von der Sperrklinke 27 in Eingriff mit der Zahnstange 26 verhindert. Wenn die Stromstärke des elektrischen Stromes auf den Nullwert abnimmt, wird das Löschgas in den Druckspeicherräumen 13a, 136 und 13c gegen den Lichtbogen geblasen, wie es mit den Pfeilen j, j\ k, k', 1 und /' in F i g. 3 angegeben ist. Dieses Löschgas löscht den Lichtbogen 20 und strömt durch die Lichtbogenkammer 21 und die öffnung 15 in das äußere nicht dargestellte Gehäuse, das die Anordnung gemäß F i g. 1 bis 3 umgibt, wie es mit den Pfeilen e und e' in F i g. 3 angedeutet ist. Ein anderer Teil des Löschgases wird in das äußere Gehäuse über den Ausströmkanal 17 abgelassen, der im Tragrohr 24 ausgebildet ist, wie es die Pfeile d 1 und d Γ andeuten.

Die Zahnstange 26 und die Sperrklinke 27 verhindern eine Rückbewegung des Rohrschiebers 23 für eine ausreichende Zeitspanne, um zu gewährleisten, daß das gesamte Löschgas mit erhöhtem Druck in den Druckspeicherräumen 13a, 136 und 13c abgelassen worden ist, um den Lichtbogen 20 zu löschen. Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach Trennung der Lichtbogenschaltstücke 5 und 6 werden die Schalter SW1 und SW2 geschlossen. Dementsprechend wird die Magnetspule 31 erregt, um den beweglichen Magnetkern 33 gegen den feststehenden Magnetkern 32 zu ziehen, um damit die Sperrklinke 27 gegen die Kraft der Rückstellfeder 28 außer Eingriff mit der Zahnstange 26 zu drehn. Dies ermöglicht es der Rückstellfeder 25, den Rohrschieber 23 in die Ausgangsstellung zurückzubringen, nachdem der Lichtbogen 20 gelöscht worden ist. Daraufhin können die Hauptkontaktstücke und Lichtbogenschaltstücke in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, wie es Fi g. I zeigt.

F i g. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Druckgasleistungsschalters gemäß Fig. 1. Bei der Anordnung gemäß F i g. 4 sind zur Vermeidung von möglichen Problemen aufgrund der Wärmemenge vom Lichtbogen 20 die Ausblasöffnungen der Druckspeicherräume weiter von der Lichtbogenkammer 21 entfernt. Somit sind die Wände 22a, 22b und 22c radial innerhalb des Rohrschiebers 23 angeordnet, im Gegensatz zu der umgekehrten Anordnung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3. Der Druckgaleistungsschalter gemäß Fig.4 arbeitet sonst in gleicher Weise wie die oben beschriebene Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3.

Anhand der F i g. 5 bis 7 wird nachstehend eine weitere Ausführungsform erläutert, die für eine verzögerte Rückkehr des Rohrschiebers 42 sorgt, ohne daß eine mechanische Verklinkungseinrichtung gemäß Fi g. 1 bis 3 vorgesehen ist. Bei der Anordnung gemäß F i g. 5 bis 7 ist ein Zylinder 41 vorgesehen, dessen Außenwand an der Anschlußplatte 1 der Netzanschlußseite befestigt ist. Ein Rohrschieber 42 übernimmt die Funktion des Rohrschiebers 23 der Ausführungsform gemäß Fig.! bis 3 und ist in der Weise gehaltert, daß er auf einer Innenwand des Zylinders 41 gleitend verschiebbar ist. Das feststehende Lichtbogenschaltstück 5 ist am vorderen Ende der Innenwand des Zylinders 41 befestigt. Der Zylinder 41 dient außerdem zur Zuführung von Strom voti der Anschlußplatte 1 zum feststehenden Lichtbogenschaltstück 5. Das Innere des Zylinders 41 ist mit einer ringförmigen Zylinderkammer versehen, die eine Verzögerungseinrichtung 40 mit einer druckabhängig arbeitenden pneumatischen Einrichtung bildet, um für die verzögerte Rückbewegung des Rohrschiebers 42 zu sorgen.

Ein Kolben 42a des Rohrschiebers 42 teilt das Innere des Zylinders 41 in eine hintere Kammer 41a und eine vordere Kammer 416. Obwohl in der Zeichnung der Außenumfang des Kolbens 42a im Abstand von der Innenwandoberfläche des Zylinders 41 gezeichnet ist, steht der Kolben 42a in Wirklichkeit im wesentlichen in abdichtendem Gleitkontakt mit dieser Innenwandoberfläche. Eine Rückstellfeder 43 ist zwischen dem Kolben 42a und einer Rückwand des Zylinders 41 gehalten und versucht, den Rohrschieber 42 in seine Ausgangstellung

33 OO

ίο

zu drücken. Im Kolben 42a sind Ventilöffnungen 42b vorgesehen. Ein Rückschlagventil mit einem ringförmigen Ventilteller 45 ist in der Nähe dieser Ventilöffnungen 42b auf der Seite der Kammer 416 angeordnet und gegen den Kolben 42a zum Schließen der Ventilöffnungen 42b angedrückt, und zwar mit einer Ventilfeder 44, die zwischen dem Ventilteller 45 und einem am Rohrschieber 42 ausgebildeten Anschlag 42c gehalten ist. Durchgangsöffnungen 41 c sind im Zylinder 41 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer 41 b und dem nicht dargestellten, äußeren und mit Löschgas gefüllten Gehäuse zu schaffen. In gleicher Weise sorgt eine öffnung 4id für eine Verbindung des äußeren Gehäuses mit der hinteren Kammer 41a. Ein einstellbares Druckausgleichsventil 46, zum Beispiel ein in einen Ansatz am Zylinder 41 eingeschraubtes Nadelventil, versperrt mehr oder weniger die öffnung 41c/ und reguliert damit das Ausmaß der Verbindung zwischen dem äußeren Gehäuse und der hinteren Kammer 41a.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß F i g. 5 und 6 wird nachstehend näher erläutert. Die Art und Weise des Stromanschlusses, der Lichtbogenausbildung und der Löschung des Lichtbogens durch die verschiedenen Positionen zum Eingriff bzw. zur Trennung der jeweiligen Kontaktstücke und Lichtbogenschaltstücke wird in entsprechender Weise erreicht, wie es vorstehend im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 erläutert worden ist. Nachstehend wird daher lediglich die Wirkungsweise des Rohr-Schiebers 42 und seine verzögerte Rückkehr in die Ausgangsstellung nach dem Auslöschen des Lichtbogens 20 erläutert.

Fig.5 zeigt die Schließstellung des Druckgasleistungsschalters. Bei der Bildung eines Lichtbogens 20 und dem zunehmenden Druck des Löschgases in der Lichtbogenkammer 21 wird der Rohrschieber 42 in eine dem Pfeil A entgegengesetzte Richtung um eine Strecke bewegt, die von dem angestiegenen Druck abhängt. Die vordere Stirnfläche 42c/des Rohrschiebers 42 wird von einem Druck beaufschlagt, und zwar in Abhängigkeit von oder proportional zur Hache einer derartigen vorderen Stirnfläche 42c/. Dadurch werden einige oder sämtliche Druckspeicherräume 136 und 13c geöffnet, wie es im Zusammenhang mit F i g. 1 bis 3 bereits erläutert worden ist. Als Folge dieser Bewegung wird der Innendruck der Kammer 41a des Zylinders 41 erhöht, und zwar aufgrund der Verringerung seines Volumens durch die Bewegung des Kolbens 42a. Aufgrund dieses Druckanstiegs drückt das Löschgas in der hinteren Kammer 41a den Ventilteller 45 vom Kolben 42a weg, und das Löschgas strömt durch die Ventilöffnungen 42b in die vordere Kammer 41 b, wie es mit den Pfeilen d und d' in F i g. 6 angegeben ist. Somit werden die Drücke in den Kammern 41a und 41£> im wesentlichen ausgeglichen. Auf diese Weise besteht keine Druckdifferenz zwischen diesen beiden Kammern, die gegen die Kraft der Rückstellfeder 43 wirkt. Damit wirkt der Rückstellfeder 43 nur der Druck entgegen, der die vordere Stirnfläche 42c/des Rohrschiebers 42 beaufschlagt

Wenn jedoch der Wert der Stromstärke auf den Wert des Nullpunktes abnimmt, d. h. während des Auslöschens des Lichtbogens 20, nimmt der auf die Stirnflächen 42c/ und 42e des Rohrschiebers 42 wirkende Druck ab, und die Kraft der Rückstellfeder 43 überwindet diese Drücke mit der Tendenz, den Rohrschieber 42 in Richtung des Pfeiles A zu bewegen. Nach nur einer kleinen derartigen Bewegung wird jedoch eine Vergrößerung des Volumens der Kammer 41a hervorgerufen, mit dem Ergebnis, daß der Druck in dieser abnimmt. Somit wird eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 41a und 41 b erzielt, die ausreichend ist, um den Ventilteller 45 in einer Position zum Schließen der Ventilöffnungen 426 zu halten, und zwar aufgrund der Kraft der Ventilfeder 44. Außerdem ist diese Druckdifferenz ausreichend, um die Kraft der Rückstellfeder 43 zu überwinden, und dadurch wird der Rohrschieber 42 daran gehindert, sich in Richtung des Pfeiles Λ zurückzubewegen.

Das Löschgas in der Kammer 41,b strömt jedoch durch die Durchgangsöffnungen 41c in das äußere Gehäuse, wie es mit den Pfeilen m und m'in F i g. 6 angegeben ist. Außerdem strömt das Löschgas aus dem äußeren Gehäuse durch die gedrosselte Öffnung 41c/ in die Kammer 41a. Die einstellbare Druckausgleichseinrichtung 46 drosselt den Durchgang von Löschgas in die Kammer 41a, so daß der Ausgleich der Drücke zwischen den Kammern 41a und 4\b allmählich über eine verzögerte Zeitspanne erfolgt, die mit dem Nadelventil bzw. der Druckausgleichseinrichtung 46 einstellbar ist.

Infolgedessen bewegt sich der Rohrschieber 42 allmählich in Richtung des Pfeiles A und der Rohrschieber 42 ist daran gehindert, sofort in diese Richtung zurückzukehren, bis das Löschgas mit erhöhtem Druck in den verschiedenen Druckspeicherräumen abgelassen worden ist, um die Auslöschung des Lichtbogens 20 zu gewährleisten. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Drücke in den Kammern 41a und 41 b ausgeglichen sind, bringt die Rückstellfeder 43 den Rohrschieber 42 in seine Ausgangsstellung zurück, und dann können die verschiedenen Kontaktstücke und Lichtbogensclialtstücke in ihre Ausgangsstellungen zurückkehren, wie: es in F i g. 5 dargestellt ist. Die Verzögerungszeit für die Rückkehr des Rohrschiebers 42 kann in der Weise eingestellt werden, daß das Einströmen/Ausströmen des Löschgases zwischen dem äußeren Gehäuse und der Kammer 4\a von dem Druckausgleichsventil 46 eingestellt wird.

Wenn die Verzögerungseinrichtung 40 gemäß dieser Ausführungsform in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut und betrieben wird, bewegt sich der Rohrschieber 42 in der Weise, daß die verschiedenen Druckspeicherräume geöffnet werden und gewährleistet ist, daß eine vorgegebene Menge an Löschgas abgelassen oder ausgeblasen wird, um die Löschung des Lichtbogens 20 vorzunehmen. Außerdem kehrt der Rohrschieber 42 automatisch in seine Ausgangsstellung zurück, nachdem eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, die in einfacher Weise einstellbar ist. Somit hat die Verzögerungseinrichtung 40 im wesentlichen die gleiche Funktion wie die mechanische Verklinkungseinrichtung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3. Der Aufbau der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist jedoch wesentlich einfacher, und es ist nicht erforderlich, eine Zeitsteuerung vorzusehen, um für die Verriegelungs- und Auslösesteuersigr.ale der Verzögerungseinrichtung zu sorgen. Somit kennen sowohl der Aufbau als auch die Steuerung des Druckgasleistungsschalters bei dieser Ausführungsform vereinfacht werden.

F i g. 8 zeigt eine abgewandelte Aus^:ührungsform der Anordnung gemäß F i g. 5 bis 7. Dabe wird die Verbindung für das Löschgas zwischen den !seiden Kammern 4\b und 41a mit einer By-Pass-Leitung 51 geschaffen, die sich von der Kammer 416 zu einem Einlaß 52 in der Kammer 41a erstreckt. Eine Drosselsehraube 46s, ähnlich wie bei der Anordnung gemäß F i g. 5 bis 7, ist in der By-Pass-Leitung 51 vorgesehen, um die By-Hass-Lei-

33 OO

11

:ung 51 mehr oder weniger zu versperren bzw. freizugejen. Diese abgewandelte Ausführungsform bietet den Vorteil, daß Staub, der durch den Verschleiß oder Abrieb von Metallteilen, Isolatoren, etc. hervorgerufen werden kann, an seinem Eintritt in die Kammern 41a 5 jnd 4ib gehindert wird. Im übrigen arbeitet die Äusfiihrungsform gemäß F i g. 8 in gleicher Weise wie die Auslührungsform gemäß F i g. 5 bis 7. Es darf darauf hingewiesen werden, daß die Anordnung der Druckspeicherräume gemäß Fig.4 auch bei den Ausführungsformen io gemäß F i g. 5 bis 8 Verwendung finden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

25

30

35

40

45

50

60

Claims

33 OO Patentansprüche:

1. Druckgasleistungsschalter, mit

a) einem mit Löschgas gefüllten Gehäuse,

b) einem feststehenden (5) und einem beweglichen Lichtbogenschaltstück (6),

c) einer Düse (3) aus elektrisch isolierendem Material, durch deren öffnung (15) das bewegliche Lichtbogenschaltstück (6) mit dem feststehenden Lichtbogenschaltstück (5) in Kontakt bringbar ist und die vom beweglichen Lichtbogenschaltstück (6) in der Offenstellung des Schalters freigegeben wird,

d) einer Lichtbogenkammer (21) an der Einlaßseite der Düse (3),

e) einem ersten, ständig mit der Lichtbogenkammer (21) verbundenen Druckspeicherraum (13a;,

f) weitere« Druckspeicherräumen (13£>, 13c;, deren Anzahl in Abhängigkeit von dem durch den Lichtbogen erzeugten Löschgasdruck über eine Ventilanordnung mit der Lichtbogenkammer (21) in Strömungsverbindung bringbar sind,