DE566431C - Elektrischer Schalter mit druckgasbetaetigtem pneumatischem Antrieb, insbesondere Schalter mit Lichbogenloeschung durch Druckgas - Google Patents

Description

In Gleichrichter- und Einankerumformeranlagen ist es erforderlich, bei Überlast oder Kurzschluß den Stromkreis schon im Anstieg der Stromkurve vor Erreichen der Spitze des Stoßkurzschlußstromes zu unterbrechen, um z. B. bei Einankerumformern Rundfeuer am Kollektor zu vermeiden. Zum Unterbrechen eines solchen Stromkreises ist also ein Schalter äußerst geringer Eigenzeit und geringer Auslöseverzögerung zu verwenden.

Derartige Schalter sind an sich bekannt. Man hat bei den bekannten Schnellschaltern die Eigenzeit dadurch herabgedrückt, daß man betriebsstromabhängige Haltemagneten oder Kupplungen verwandte, die zur Lösung nur geringen Weg und kurze Zeit erforderten. Das bewegte Schaltstück stand unter starkem Federdruck zur Erzielung der notwendigen Abschaltgeschwindigkeit. Zur Löschung des Unterbrechungslichtbogens ordnete man die Unterbrechungsstelle in kräftigen, vom Abschaltstrom erregten Blasfeldern an.

Die Erfindung löst die Aufgabe, einen

as Schalter, der durch eine druckgasbetätigte pneumatische Vorrichtung angetrieben ist, derart auszubilden, daß er als Schnellschalter verwendbar wird. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß beim Ausschalten auf der einen Seite des Antriebsorgans (Kolben, Drehkolben oder Turbine) eine Drucksteigerung und auf der anderen Seite gleichzeitig ein Unterdruck hervorgerufen. Durch diese doppelseitige Beaufschlagung des Antriebsorgans (Überdruck einerseits und Unterdruck andererseits) wird eine maximale Ansprech- und Schaltgeschwindigkeit erzielt.

Die Ausbildung der Schaltvorrichtung an sich ist hierbei gleichgültig. Man kann z. B. an sich bekannte Luftschalter mit magnetischer Funkenlöschung verwenden. Besonders zweckmäßig wird die Anordnung gemäß der Erfindung bei solchen Schaltern, bei denen die Lichtbogenlöschung vermittels strömenden Druckgases erfolgt. Bei einem derartigen Schalter wird der Unterdruck auf der einen Seite des Antriebsorgans am zweckmäßigsten durch die Saugwirkung strömenden Druckgases, und zwar insbesondere des der Druckseite des Antriebsorgans zuströmenden Druckgases, erzeugt. Während des Ausschaltvorganges durchströmt nämlich eine verhältnismäßig große Druckgasmenge den Schalter, die zur Erzeugung der Saugwirkung auf der Unterdruckseite des Antriebsorgans in einfacher Weise ausgenutzt werden kann.

Ein weiterer Vorteil beim Gegenstand der

Erfindung wird dadurch erzielt, daß die Vorrichtung in an sich bekannter Weise durch Druckgas in der Einschaltstellung gehalten und hierdurch auch der Kontaktdruck hervorgerufen wird. Wird beim Ausschalten, das dadurch erfolgt, daß die Ausschaltseite des Antriebes mit Druckgas beaufschlagt wird, das Druckgas, das den Schalter in der Einschaltstellung hält, gleichzeitig abgesaugt, so to wird die Ausschaltgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtung erhöht und somit die Ausschaltzeit des Schalters noch weiter herabgesetzt.

Die Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Abb. ι zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Druckgasdüsenschalter mit durch Druckgas betätigtem Kolbenantrieb. 1 ist der düsenförmige feststehende Kontakt, 5 der stiftförmige bewegte Kontakt. Der Düsenkontakt ι ist auf einem Zylinder 2 aus Isoliermaterial befestigt. An dem Stiftkontakt 5 ist ein Kolben 6 angebracht, der sich in dem Zy- «5 linder 2 bewegt. Die Stromzuführung erfolgt von dem Anschluß 12 aus über ein Metallrohr 8 nach einem Rohr 10, welches ebenfalls an dem Kolben 6 befestigt und mit dem Stiftkontakt 5 leitend verbunden ist. Am unteren Ende des Zylinders 2 ist die Einschalt- und Saugleitung 14 angeschlossen, die von der Hauptdruckgasleitung 26 unter einem spitzen Winkel entgegen der Strömungsrichtung des Druckgases abgezweigt ist. Das Stromzuführungsrohr 8 ist durch ein Isolationsrohr 7 durchgeführt und gegen das Armaturstück der Rohrleitung 14 isoliert. Am oberen Ende des Druckgasrohres 26 sitzt ein Ventilgehäuse 15, in welchem der Ventilkörper 16 mit der Durchströmöffnung 17 angeordnet ist. Der das Ventilgehäuse 15 abschließende Deckel 19 besitzt eine öffnung 18, die durch ein belastetes Ventil 20 aus magnetischem Material, das durch die Feder 22 einstellbar ist und als Hilfsventil dient, verschlossen wird. Das Ventil 20 bewegt sich in dem Gehäuse 21 und wird durch eine Magnetwicklung 24 direkt beeinflußt. Die Stromzuleitung 25 zur Magnetwicklung 24 ist an dem Düsenkontakt 1 abgezweigt; das andere Ende der Magnetwicklung ist nach einem Anschluß 13 geführt. Hinter dem Ventilgehäuse 15 wird das Druckgas bei geöffnetem Ventil vermittels eines Rohres 4 mit dem Umleitungsrohr 27 durch die öffnungen 3 in den Zylinder 2 eingeführt. Im ausgeschalteten Zustand wird der Schaltstift 5 mit dem Kolben 6, Rohr 10 über einen Bolzen 9 und eine Klinke 11 an der halben Welle 28 verriegelt,
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende; Im eingeschalteten Zustand wird der Schaltstift 5 durch das durch das Rohr 14 einströmende Druckgas, welches unter den Kolben 6 tritt, in der gezeichneten Lage gehalten. Das Ventil 15, 16 ist geschlossen; ebenso das Hilfsventil 20. Durch die öffnung 17 des Ventilkörpers 16 tritt Druckgas hinter den Ventilkörper und hält diesen, da das Druckgas durch öffnung 18 nicht entweichen kann, in der geschlossenen Stellung. Tritt nun ein Überstrom auf, so wird durch das Maximalrelais 24 das Hilfsventil 20 geöffnet, der Druck in dem Raum hinter dem Ventilkörper 16 entweicht, das Ventil öffnet unter dem Druck auf die Ringfläche. Durch das Rohr 26 strömt nun Druckgas durch das geöffnete Ventil nach dem Zylinder 2 über den Kolben 6, der sich infolgedessen nach unten zu bewegen beginnt und den Schaltstift 5 mitnimmt. Der letztere gibt hierbei die Austrittsöffnung des Düsenkontaktes 1 frei, und es strömt Druckgas mit hoher Geschwindigkeit aus und bringt den zwischen den Kontakten r und 5 gezogenen Unterbrechungslichtbogen zum Erlöschen. Während dieser Zeit durchströmt das Druckgas mit großer Geschwindigkeit das Rohr 26 und ruft in dem spitzwinklig abgezweigten Einschaltrohr 14 injektorartig eine Saugwirkung hervor, so daß das unter dem Kolben 6 befindliche Druckgas kräftig .abgesaugt wird und in dem unteren Zylinderraum ein Unterdruck entsteht, der die Schaltbewegung des Kolbens und des mit ihm verbundenen Kontaktes 5 beschleunigt. Es wird also im Augenblick der öffnung des Ventils 16 auf der oberen Kolbenseite ein überdruck und auf der unteren Kolbenseite ein Unterdruck erzeugt und auf diese Weise die für einen Schnellschalter erforderliche hohe Schaltgeschwindigkeit erzielt.

Nach dem Erlöschen des Lichtbogens schließt das Hilfsventil 20 wieder die öffnung 18 ab, der Raum hinter dem Ventilkörper 16 füllt sich mit Druckgas, und das Ventil schließt sich. Beim Erreichen der Ausschaltstellung hat sich der Schalter über den Bolzen 9 und die Klinke 11 an der halben Welle verriegelt, so daß das nach dem Schließen des Ventils durch das Rohr 14 wieder unter den Kolben tretende Druckgas den Schalter nicht einschalten kann. Die Einschaltung erfolgt vielmehr erst nach Lösen der Verklinkung.

An Stelle des vorstehend beschriebenen Ventils kann auch jede beliebige andere Anordnung gewählt werden, die der Bedingung des unverzögerten Ansprechens genügt.

Eine weitere Beschleunigung der Ausschaltbewegung läßt sich erzielen, wenn man den Antriebskolben 6 so ausbildet, daß er auf der Ausschaltseite (Druckseite) eine größere

wirksame Fläche als auf der Unterdruckseite besitzt, da beim Beginn der Ausschaltbewegung die Saugwirkung noch nicht ihre volle Höhe besitzt. Auch kann man zusätzliehe Federn zur Beschleunigung des Ausschaltens anordnen. Die Bewegung des Schaltstückes kann mit einer Hubbegrenzung versehen werden, derart, daß das Schaltstück am Ende der Bewegung oder in einer Zwischenlage in der Stellung günstigster Löschwirkung verbleibt.

Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Kontakte durch das Druckgas unmittelbar ohne Zwischenschalten eines KoI-bens gegeneinandergedrückt werden. Die vorderen, die Kontakte 36 tragenden Düsenwände 31 sind bei 33 und 34 drehbar gelagert und besitzen an den Seiten und oben bewegliche Wände 32. Es wird also je ein

so vollständig geschlossener Raum gebildet, in welchen durch die Rohre 14 in eingeschaltetem Zustand Druckgas zugeführt wird, das den Kontaktdruck aufrechterhält. Während des Ausschaltvorganges entweicht dieses

as Druckgas, und die Düsenwände 31 mit den Kontakten 36 bewegen sich unter Einwirkung der Federn 35 und des durch den hohlen Isolierkörper 2 in Pfeilrichtung einströmenden Druckgases nach außen, wobei zwischen den Kontakten 36 der Unterbrechungslichtbogen gezogen wird. Die an beiden Seiten angeordneten Querwände 38 halten den Druckgasstrahl an der Unterbrechungsstelle zusammen. Die Rohrleitungen 14 sind (in der Zeichnung nicht dargestellt) in gleicher Weise, wie bei Abb. 1 von dem Druckgasrohr, welches das Druckgas der Unterbrechungsstelle, d. h. dem Innern des Isolierkörpers 2, zuführt, entgegen der Strömungsrichtung spitzwinklig abgezweigt, so daß während des Ausschaltvorganges infolge der Saugwirkung ein Unterdruck in den durch die Wände 31 und 32 abgeschlossenen Räumen entsteht, der die Ausschaltbewegung der Kontakte beschleunigt. Besondere Verriegelungen in der Ausschaltstellung sind hier nicht erforderlich; das Einschalten erfolgt durch Druckzufuhr durch die Rohre 14 in die beiden Kammern mit beweglichen Wänden. Die Löschung des Lichtbogens beim Ausschalten erfolgt durch das durch den Schaltraum 2 ausströmende Druckgas. 12 und 13 stellen die Anschlüsse dieses Schalters dar.

Die Betätigung der elektrischen Auslösung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Entweder kann das Ventil direkt durch ein Maximalrelais gesteuert oder es kann durch besondere Schaltmagnete ferngesteuert werden. Die Fernsteuerung kann von den Betriebsverhältnissen abhängig gemacht werden, so daß schon vor dem Anwachsen des Stromes auf eine bestimmte Stromstärke die Abschaltung durch andere mit dem Stromanstieg zusammenhängende Teile der Anlage beeinflußt wird. Gegebenenfalls kann auch die elektrische Auslösung des Schnellschalters durch das Zusammenwirken verschiedener, die Auslösung erfordernder Vorgänge in der Anlage gemeinsam beeinflußt werden.

Wenn bei Schnellschaltern der beschriebenen Konstruktion eine Stromdämpfung durch Widerstände vorgenommen werden soll, so kann man diese unter Verwendung des Druckgases durchführen. So läßt sich z. B. bei einem kurzgeschlossenen Widerstand, der in Serie mit dem Schalter liegt, der Kurzschluß in derselben Weise aufheben, wie bei der Auslösung des Schalters, d. h. Trennen der Kontakte schlagartig durch gleichzeitige Druck- und Saugwirkung. Das Druckgas, welches zur Betätigung des Schalters dient, kann gleichzeitig die Widerstandsvorschaltung bewirken. Ebenso kann dann das Blasgas den Widerstand kühlen. Das Schaltstück des Schnellschalters kann auch gleichzeitig die Widerstandsschaltungen vornehmen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit druckgas- 9» betätigtem pneumatischem Antrieb vermittels eines Kolbens, eines Drehkolbens oder einer Turbine, insbesondere Schalter mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausschalten auf der einen Seite des Antriebsorgans (Ausschaltseite) eine Drucksteigerung und auf der anderen Seite des Antriebsorgans gleichzeitig ein Unterdruck hervorgerufen wird.

2. Schalter nach Anspruch 1 mit Lichtbogenlöschung durch Druckgas, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck auf der einen Seite des Antriebsorgans durch die Saugwirkung strömenden Druckgases, insbesondere des der Druckseite des Antriebsorgans oder den Kontakten zuströmenden Druckgases, erzeugt wird.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (14) von der Hauptleitung (26) unter einem spitzen Winkel entgegen der Strömungsrichtung des Druckgases abgezweigt ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschaltventil (16) in der Druckgasleitung (26) hinter dem Anschluß der Saugleitung (14) liegt, die zugleich auch als Einschaltleitung dient.

5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch Druckgas in der Einschalt-

stellung gehalten und hierdurch auch der Kontaktdruck hervorgerufen wird.

6. Schalter nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Schaltbewegung verwendete Druckgaskolben auf der Ausschaltseite (Druckseite) eine größere wirksame Fläche als auf der Unterdruckseite besitzt.

7. Schalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Federn zur Beschleunigung des Ausschaltens angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen