DE3330959A1

DE3330959A1 - Sf(pfeil abwaerts)6(pfeil abwaerts)-schaltpatrone

Info

Publication number: DE3330959A1
Application number: DE19833330959
Authority: DE
Inventors: Günter 4030 Ratingen Leonhardt
Original assignee: RITTER STARKSTROMTECH
Current assignee: RITTER STARKSTROMTECH
Priority date: 1983-08-27
Filing date: 1983-08-27
Publication date: 1984-04-05

Description

J 3 J U a b 9

SFg-Schaltpatrone

Die Erfindung betrifft eine Schaltpatrone bezw. Schaltröhre nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

In der Hochspannungs-Anlagentechnik werden gekapselte isoliergasgefüllte Schaltfeider verwendet, die sich u.a. durch gedrängte Bauweise und somit geringen Raumbedarf auszeichnen. Infolge der hohen Durchschlagfestigkeit des Isoliergases können in ihnen die Spannungsabstände der Leiter und Schaltelemente sehr gering gehalten werden.

Bei Netzstationen mit" Sicherungs-Patronen hat sich herausgestellt, daß letztere aus funktionelien Gründen nicht in die Kapselung einbezogen werden können, sie müssen außerhalb derselben angeordnet werden und ergeben somit eine Kombination, die der gedrängten"Bauweise widerspricht.

Diese Diskrepanz ist nur zu umgehen, wenn es gelingt, die Funktion der Sicherungs-Patronen durch geeignete technische Äquivalenten zu ersetzen, die sich in die gekapselten Schaltfelder naturgemäß mit entsprechend geringeren Baumaßen integrieren lassen.

Hierzu wird erfindungsgemäß .die sogenannte SF^-Schaltpatrone vorgeschlagen. Eine solche stellt praktisch den Schalterpol· eines Leistungsschalters mit Federkraftspeicher und integrierten Primär-Auslöser in Minibauform dar, der imstande ist, einen Betriebstrom von beispielsweise 600 Amp. zu führen und einen überstrom von ca 15 kA abzuschalten, Werte, die in Netzstationen üblich sind.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand beigefügter Zeichnungen in beispielhafter Ausführungsform näher beschrieben. Fig. 1 z-eigt den Längsschnitt durch eine SFg-Schal tpa trone

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und zwar auf der linken Seite neben der Mittellinie im eingeschalteten Zustande und rechts im ausgeschalteten d.h. ausgelösten Zustande. Diese Patrone weist die Merkmale eines einpoligen Leistungsschalters auf: den ortsfesten Einsteckkontakt 1, den in axialer Richtung verschiebbaren Schaltstift 2,der die Nut 3 aufweist, in die der Gleitkontakt in Form eines Multikontaktes eingesetzt wird. Auf diese Weise wird im eingeschalteten Zustande eine elektrisch leitende Verbindung von dem oberen Anschlußstutzen 6 zu dem unteren Anschlußstutzen 4 hergestellt.

Der Innenraum der Patrone wird seitlich von dem Isolierrohr begrenzt, an der oberen Stirnfläche von dem oberen Anschlußstutzen 6, der innen den Einsteckkontakt 1 trägt und an dem Isolierrohr 5 dichtend mittels der Überwurfmutter 7 befestigt ist. An der unteren Stirnfläche wird das Isolierrohr 5 in entsprechender Weise von dem unteren Anschlußstutzen 4 mittels der Überwurfmutter 8 abgeschlossen. Die Bohrung in dem unteren Anschlußstutzen 4, die zur Führung des Gleitkontaktes dient, wird in Verbindung mit der Überwurfmutter 9 und der Dichtung 10 von der Metallfolie 11 verschlossen, die zum Schütze gegen äußere Einflüsse von dem Verschlußstopfen 13 abgedeckt ist.

Im Innern der Patrone trägt der untere Anschlußstutzen 4 den Schraubstutzen 14 und den Führungsstutzen 15.

Ferner befindet sich im Innern der Patrone der in axialer Richtung bewegliche Düsenschieber 16. dieser unterteilt das Innenvolumen in die Kompressionskammer 17 und die Druckausgleichskammer 18.

Wird der Düsenschieber 16 während eines Ausschaltvorganges von oben nach unten bewegt, dann vergrößert sich das Volumen der Druckausgleichkammer 18 in dem Maße, wie sich das Volumen der Kompressionskammer 17 verringert.

Die Pa.trone ist hermetisch abgeschlossen, Sie enthält unter mäßigen überdruck das Isoliergas SFß. Während des Ausschalt-

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Vorganges "Strömt d'ieses Gas' la'ngs und quer zu dem Ausschaltlichtbogen in Pfeilrichtung A.

Die Formgebung des Schaltstiftes 2, der kraftschlüssig an die Abwärtsbewegung des Düsenschiebers 16 gebunden ist, die des Düsenschiebers sowie die des ortsfesten Einsteckkontaktes ist so ausgelegt, daß bei Beginn der Abwärtsbewegung der Druckausgleichquerschnitt gesperrt ist, so daß in der Druckausgleichkammer 18 ein relativer Unterdruck und in der Kompressionskammer 17 ein Überdruck entsteht.

Ein Druckausgleich kann erst kurz nach Entstehen des Ausschaltlichtbogens erfolgen, und zwar in einer optimalen Relativstellung der Schalterelemente. Die Volumen der beiden Kammern sind in Abhängigkeit von der Formgebung der Düse, dem Lichtbogenstaudruck und weiteren Faktoren optimal aufeinander abgestimmt.

Die Abwärtsbewegung des Schaltstiftes 2 mit dem Düsenschieber 16 geschieht durch Einwirkung des Federkraftspeichers. Dieser besteht aus der Zugfeder 19, deren ortsfestes Widerlager in formschlüssigen Schraubwindungen besteht, die am unteren Rande der Hülse 20 vorgesehen sind, wobei letztere auf dem Schraubstutzen 14 aufgeschraubt ist. Das bewegliche Widerlager der Zugfeder 19 befindet such in einem zylindrischen Ansatz 21, der unterhalb des Düsenschiebers 16 an diesem angeordnet ist.

Die im eingeschalteten Zustande gespannte Zugfeder 19 sucht den Düsenschieber 16 nach unten zu ziehen, letzterer stützt sich auf dem Absatz 22 des Schaltstiftes 2 ab und dieser wird durch die Sperre des Primär-Auslösers, der sich in der Hülse 20 befindet blockiert.

Der Primär-Auslöser weist eine Kugelraste auf, wobei am Umfang des Schaltstiftes 2 gleichmäßig verteilte Kugeln 23, die in Bohrungen in dem Führungsstutzen 15 gelagert sind, nach innen in die Nut 24 des Schaltstiftes 2 ragen, wobei sie sich nach außen an dem Innenmantel des Schiebers 25

abstützen.""

Der Schieber 25 steht unter der Kraftwirkung der Druckfeder 2b, die ihn nach oben zu drücken sucht. Die Bolzen 27, die an den in radialer'Richtung beweglichen Halbringen 28 befestigt sind, greifen in eine Ausdrehung des Schiebers 25 und hindern ihm an der Aufwärtsbewegung, wobei sich die Halbringe 28 an der oberen Stirnfläche der Hülse 20 abstützen.

Werden nach überschreiten einer bestimmten Stromstärke die beiden Halbringe 28 nach innen verschoben - dieser Vorgang wird noch näher erläutert - dann geben die Bolzen 27 den Schieber 20 frei, dieser wird von der Druckfeder 26 nach oben verschoben. Dabei gelangen die Kugeln 23 in den Bereich einer im Schieber 25 vorgesehenen Ausdrehung und können unter dem Einfluß einer radial nach außen gerichteten Kraftwirkung nach außen entweichen. Hierbei gleiten sie aus der Ausdrehung 24 des Schaltstiftes 2. Damit ist die Sperre gelöst und der Schaltstift 2 kann mit dem Düsenschieber 16 der Kraftwirkung der gespannten Zugfeder 19 folgen, der Abschaltvorgang beginnt und endet in der rechts der Mittellinie gezeigten Ausschaltstellung.

Während des Ausschaltvorganges durchstößt der an der unterer Stirnfläche des Schaltstiftes angeordnete Bolzen 29 die Metallfolie 11 und drückt den Verschlußstopfen 13 hereus.

Der nunmehr herausragende Bolzen 29 dient zur Wahrnehmung und Kontrolle des erfolgten Ausschaltvorganges und kann des weitern zur Auslösung weiterer Maßnahmen dienen.

Das in dem oberen Anschlutzen 6 vorgesehene Gewinde 30 dient zur Aufnahme einer Verschlußschraube mit Einlaßventil zur Füllung der Patrone mit Isoliergas.

Die benutzte Schaltpatrone läßt sich naturgemäß wieder regenerieren, das sollte zwecks Kontrolle des Abnutzungsgrades und gegebenenfalls zur Auswechselung von Einzelteilen

sowie zur Cewäh'rle is burig der' Garantie nur von autorisierter Stelle erfolgen. Behufs dessen läßt sich der- Primär-Auslöser nur mit Hilfe eines Spezialwerkzeuges nachspannen.

In Fig. 2 u. 3 wird die Anordnung der Halbringe 28 in Querschnitt und Draufsicht gezeigt. In Fig. 2 befindet sich die Patrone in Einschaltstellung, entsprechend sind die Bolzen nach außen geschoben in Sperrstellung. Das System ist so gelagert, daß die Halbringe 28 mit den Bolzen 27 nur einen Freiheitsgrad aufweisen, nämlich die gegenseitige Bewegung in Richtung des Schaltstiftes 2.

Während des Stromflusses durch den Leiter 2 konzentriert sich das ihn umgebende verkettete Magnetfeld in den ferromagnetischen Halbringen 28, in einem Zeitpunkt entstehen beispielsweise die mit N-S bezeichneten Magnetpole. Überschreitet der Strom eine bestimmte Stärke, dann überwindet die magnetische Zugkraft die Haftreibung sowie eine zusätzliche Federkraft und die Halbringe, die ursprünglich durch die Spalte 31 getrennt waren stoßen aufeinander und gelangen in den Zustand, der in Fig. 3 dargestellt ist. Zwangsläufig werden dabei die Bolzen 27 mitgenommen, sie geben auf diese Weise ihre Sperrwirkung frei.

Zur Sicherstellung des genauen Bewegungsablaufes, sowie zur Einhaltung der einheitlichen Spaltbreite wird in Fig. 4 gezeigt, auf welche Weise sich dieses durchführen läßt. Dargestellt ist der Querschnitt durch die Halbringe 28 in Höhe der Bolzen 27. In dieser Höhe befindet sich in den Halbringen 28 eine schmale, tiefe und umlaufende Nut 32, in die zwei Federbügel 33 so eingesetzt sind, daß sich ihre -aufgebogenen Enden an den Bolzen 27 abstützen. Damit schieben sie die Halbringe 28 auseinander und zwar So₁ daß sich letztere unterhalb der Schnittstelle an der Innenwand des Schiebers 25 abstützen. Ein Kippen der Halbringe 28 wird durch die Führung zwischen der oberen Stirnfläche des Führungsstutzens 15 und der inneren Stirnfläche der Hülse 20 verhindert.

Beim Zusammenstoßen der beiden Halbringe 28 werden nach

Fig. 5 die Federbüger"33*mittig nach außen gebogen, jedoch ohne dabei den Nutengrund zu berühren. Die Bolzen 27 sind so eingezogen, daß der Schieber 25 sich an ihnen vorbei nach obeji verschoben hat.

Mittels verschiedener Federbügel 33 läßt sich die Schaltpatrone für unterschiedliche überströme auslegen.

Wenn man die eingangs gestellte Aufgabe, daß eine derartige Schaltpatrone ein geringeres Ausmaß als eine entsprechende Sicherungs-Patrone aufweist, hier als gelöst anzusehen hat, dann muß dieses als technischer Fortschritt zu werten sein.

Gelegentlich ergeben sich bei Lösung einer Gesamtkonzeption Details, die als solche sinngemäß an anderer Stelle eingesetzt wertvolle Dienste leisten, und die sich somit als schutzbedürftig und schutzfähig erweisen. Als ein solches Detail ist an dieser Stelle die als Primär-Auslöser bezeichnete Kombination anzusehen.

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Claims

Ansprüche

Schaltröhre zum Führen eines Betriebstromes in der Größen-| Ordnung bis zu 600 Amp und zum Abschalten eines Uberstromes' insbesondere verwendbar als integrierter Bestandteil eines j gekapselten und isoliergasgefüllten Mittelspannungs-Schaltfeldes, bestehend aus einem Isolierrohr (5) mit an den Stirnflächen herausragenden elektrischen Anschlußstutzen (4 u. 6), gekennzeichnet dadurch, daß die hermetisch verschlossene Schaltröhre mit Isoliergas, vorzugsweise mit■ SFr unter mäßigem Überdruck gefüllt ist, daß sie ferner enthält einen ortsfesten Einsteckkontakt (1), einen in axialer Richtung beweglichen Schaltstift (2) und einen Gleitkontakt (3), weiterhin eine Kompressionseinrichtung zur Erzeugung von Eigendruck in Verbindung mit einer Licht? bogenlöschdüse (16), des weiteren einen Schaltfederkraftspeicher (19) mit mechanischer Verriegelung und schließlich einen auf überstrom ansprechenden Primär-Auslöser mit Hilfskraftspeicher (26).
2. Schaltröhre nach dem Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ihre äußeren Abmaße kleiner sind als die einer entsprechenden Sicherungs-Patrone mit Schmelzleiter.
3. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der im eingeschalteten Zustande unter dem Krafteinfluß der gespannten Ausschaltfeder (19) stehende ; Schaltstift (2) in dieser Stellung von einer sogenannten Kugelraste gehalten wird.
4. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß diese Kugelraste aus gleichmäßig am Umfang des Schaltstiftes (2) verteilten Kugeln (23) besteht, die

einerseits in eine Nut (24) des Schaltstiftes (2) greifen,

zum anderen in den Bohrungen eines ortsfesten Ansatzes

(15) gelagert sind, wobei sie sich nach außen an dem Innenmantel eines Schiebers (25) abstützen.
5. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Schieber (25) einen Hilfskraftspeicher aufweist, indem er unter der Kraftwirkung einer gespannten Druckfeder (26) steht, an einer Eigenbewegung von einer Sperre gehindert wird.
6» Schaltröhre nach den Ansprüchen 1' bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß diese Sperre -aus mindestens zwei Bolzen (27) besteht, die auf Halbringen (28) befestigt sind, wobei letztere den Schaltstift (2) umschließen und von Federelementen (33) radial nach außen in die Blockierstellung gedrückt werden.
7. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Wirkungsweise des Auslösevorganges, indem sich die durch den Überstrom bedingte magnetische Kraftwirkung in den ferromagnetischen Halbringen (28) so steigert, daß einerseits ihre Haftreibung zum anderen die Kraftwirkung der Federelemente (33) überwunden wird, wobei sich die Halbringe (28) radial schließen und die Bolzen (27) ihre Sperrwirkung aufgeben; damit bricht das Sperrsystem zusammen, indem nunmehr die Kugeln (23) in eine an der Innenwandung des Schiebers (25) vorgesehene Nut ausweichen und den Schaltstift (2) freigeben.
8. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Bohrung des Anschlußstutzens (4), in der sich der Gleitkontakt (3) des Schaltstiftes (2) bewegt, nach außen durch eine Metallfolie (11) hermetisch verschlossen wird.
9. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß diese Metallfolie (11) bei einem Abschaltvorgang von einem am Schaltstift angeordneten Bolzen (29)

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durchs toßerfwi rd, wobei letzterer anschließend aus der Stirnfläche des Anschlußstutzens (4) ragt, zwecks Wahrnehmung und Kontrolle des Abschaltvorganges sowie u.U. zur Auslösung weiterer Vorgänge.
10. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Metallfolie (11) zwecks Berührungsschutzes nach außen mit einem Verschlußstopfen (13) abgedeckt wird, wobei letzterer bei einem Ausschaltvorgang hinausgedrückt wird.
11. Schaltröhre nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch,daß der in den Ansprüchen A bis 7 beschriebene Primär-Auslöser auch zweckdienlich anderweitig verwendet werden kann.