DE69019184T2

DE69019184T2 - Schalter.

Info

Publication number: DE69019184T2
Application number: DE69019184T
Authority: DE
Inventors: Haruo Honda; Syunji Itoh; Takahide Seki; Yasuharu Seki; Masanori Tsukushi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-06
Also published as: EP0382145B1; KR900013551A; EP0382145A2; DE69019184D1; KR0163584B1; CN1044872A; EP0382145A3; CN1019870B; US5045651A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter und insbesondere einen Schalter, der zur Erzeugung eines Druckgasstroms zum Lichtbogen mit einem Unterdruckgenerator ausgestattet ist.
Ein herkömmlicher Schalter dieses Typs besteht aus einem verschlossenen, mit einem einen Lichtbogen auslöschenden Fluid, wie zum Beispiel SF&sub6;-Gas, gefüllten Behälter, einem stationären Kontakt und einem bewegbaren Kontakt, die derart in dem Behälter angeordnet sind, daß sie relativ voneinander trennbar sind, einem Druckverstärker mit einer Druckverstärkerkammer zur Erhöhung des Drucks des den Lichtbogen auslöschenden Eluids durch die Energie des durch die Trennung der Kontakte erzeugten Lichtbogens und einem Unterdruckgenerator mit einer Unterdruckkammer zum Erzeugen eines Unterdrucks durch die durch den Trennvorgang der Kontakte hervorgerufene relative Bewegung eines Zylinders und eines Kolbens, wie in JP-B-62-16485 offenbart. Zum Lichtbogen zwischen den getrennten Kontakten bläst ein durch die Druckverstärkerkammer erzeugter Gasfluß in Richtung der Unterdruckkammer, wodurch der Lichtbogen erlischt. Dieser bekannte Schalter weist die im ersten Teil von Anspruch 1 dargelegten Merkmale auf.
Bei einem herkömmlichen, mit einem Druckverstärker und einem Unterdruckgenerator gemäß der oben beschriebenen Struktur ausgestatteten Schalter wird der Unterdruckgenerator beginnend mit der Anfangsphase des Abschaltvorgangs betätigt, wodurch ein Unterdruck entsteht. Aus diesem Grund muß die Betätigungsvorrichtung des Schalters so aufgebaut sein, daß sie gleich nach Beginn des Vorgangs in Übereinstimmung mit dem erzeugten Unterdruck eine hohe Betätigungskraft erzeugt. Dieser Betätigungsvorrichtungstyp arbeitet jedoch generell mit verdichteter Luft, so daß es, wie anhand seiner Druckkennlinie zu ersehen, schwierig ist, in der Anfangsphase des Vorgangs eine hohe Betätigungskraft zu erhalten. Andererseits vergrößert die Verwendung einer Betätigungsvorrichtung eines anderen Systems deren Größe nachteilig.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die soben beschriebenen Probleme der herkömmlichen Technik zu eliminieren und einen Schalter zu schaffen, der die schnelle Erzeugung einer Rückwirkungskraft in einer Unterdruckkammer in der Anfangsphase der Betätigung unterdrückt, so daß die Miniaturisierung einer Betätigungseinrichtung möglich wird.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 enthaltenen Merkmale.
Ein erfindungsgemäßer Schalter ist in der Lage, die Erzeugung eines Unterdrucks während der Anfangsphase der Trennung der Kontakte, wie oben beschrieben, zu unterdrücken. Daher wirkt in der Anfangsphase des Trennvorgangs keine aus der Erzeugung eines Unterdrucks resultierende Rückwirkungskraft auf die Betätigungsvorrichtung, und die Betätigungsvorrichtung läßt sich mit einer geringen Betätigungskraft betreiben. Nach Beendigung der Anfangsphase des Trennvorgangs ist es möglich, die Betätigungsvorrichtung entgegen der Rückwirkungskraft, die aus der Erzeugung eines Unterdrucks durch die in der Anfangsphase des Trennvorgangs erhaltene Trägheitskraft der Betätigungsvorrichtung resultiert, zu betreiben. Es ist daher möglich, die Betätigungsvorrichtung nicht nur zu miniaturisieren, sondern auch eine mit verdichteter Luft arbeitende Betätigungsvorrichtung zu verwenden.
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nehmende nachfolgende Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters;
Fig. 2 ist eiDe Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels entlang der Linie II - II;
Fig. 3 bis Fig. 6 sind Querschnittsansichten verschiedener Betätigungsphasen des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels;
Fig. 7 und Fig. 8 sind Druckkennlinien des dargestellten Ausführungsbeispiels im Vergleich zu Druckkennlinien eines herkömmlichen Schalters;
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels des in Fig. 2 dargestellten Abschnitts;
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters;
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters;
Fig. 12 und Fig. 13 sind Querschnittsansichten des Hauptteils des in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiels, die dessen Betriebsvorgang darstellen;
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters;
Fig. 15 und Fig. 16 sind Querschnittsansichten des Hauptteils des in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispiels, die dessen Betriebsvorgang darstellen;
Fig. 17 zeigt das Hauptteil eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters;
Fig. 18 und Fig. 19 sind Querschnittsansichten der Hauptteile weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele eines Schalters, die deren verschiedene Betriebszustände darstellen; und
Fig. 20 bis Fig. 23 sind Querschnittsansichten der Hauptteile weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele eines Schalters.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 1 ist eine Vertikalquerschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters im geschlossenen Zustand. In Fig. 1 sind beide Enden eines zylindrischen Unterbrecherbehälters 2 durch einen isolierenden Trenneinsatz 1a bzw. 1b verschlossen, wodurch ein verschlossener Behälter gebildet wird. Der verschlossene Behälter ist mit einem einen Lichtbogen auslöschenden Fluid, wie zum Beispiel SF&sub6;-Gas, gefüllt. Ein stationärer Kontakt 3 ist an dem Anschluß am Nittenabschnitt des isolierenden Trenneinsatzs 1a befestigt. Ein bewegbarer Kontakt 6 ist mit dem stationären Kontakt 3 derart in Berührung gebracht, daß er dem stationären Kontakt 3 zugewandt ist. Ein Kolben 6A und ein Mittenschaft 6B sind einstückig mit dem bewegbaren Kontakt 6 versehen. Der Endabschnitt des Mittenschafts 6B ist über einen Kollektor 7 gleitend mit einem Leiter 8 verbunden, der an dem Anschluß des isolierenden Trenneinsatzs 1b befestigt ist. Über ein Verbindungsglied 13 ist der Mittenschaft 6B mit einem mit einer (nicht dargestellten) Betätigungsvorrichtung verbundenen Hebel 10 verbunden. Der Hebel 10 ist mit einer Mittelwelle 10A verbunden, die durch den Unterbrecherbehälter 2 drehbar gehalten ist. Dementsprechend wird bei einer Rechtsdrehung der Mittelwelle 10A des Hebels 10 der bewegbare Kontakt 6 über das Verbindungsglied 13 betätigt, so daß sich der Unterbrecher öffnet, während die Linksdrehung der Mittelwelle 10A des Hebels 10 den bewegbaren Kontakt 6 derart betätigt, daß sich der Unterbrecher schließt.
Innen am Unterbrecherbehälter 2 sind eine den stationären Kontakt 3 umschließende zylindrische isolierende Düse 5 und ein den Mittenschaft 6B und den Leiter 8 umschließender Zylinder 14 befestigt. In dem in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Zustand ist der bewegbare Kontakt 6 in die Verengung 5A der isolierenden Düse 5 eingefügt, so daß er mit dem stationären Kontakt 3 in Berührung gelangt, und eine den Kontaktabschnitt der Kontakte 3 und 6 enthaltende Druckverstärkerkammer 4 ist durch die isolierende Düse 5 und ähnliches definiert. Die isolierende Düse 5, der Kolben 6A und der Zylinder 14 bilden einen Unterdruckgenerator, der mit einer Unterdruckkammer 15 versehen ist, die an demjenigen Abschnitt ausgebildet ist, an dem die isolierende Düse 5 und der Kolben 6A einander gegenüberliegen. Im Innern des Zylinders 14 ist auf der Seite der isolierenden Düse 5, wie in Fig. 2 dargestellt, eine erste ringförmige Fluiddurchführung 11 ausgebildet. In dem in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Zustand sind die Unterdruckkammer 15 und der umgebende Raum 9 über einen zwischen der Endfläche 5B der isolierenden Düse 5 und der Endfläche des Kolbens 6A ausgebildeten kleinen Spalt miteinander verbunden. Die erste Fluiddurchführung 11 ist mit einem Ringabschnitt eines Durchmessers D&sub2; versehen, der größer ist als der Innendurchmesser D&sub3; des Zylinders 14, in Richtung der Öffnungsbetätigung des bewegbaren Kontakts 6 ausgebildet ist und der sich, ausgehend von der Endfläche 5B der isolierenden Düse 5, über die Distanz L&sub4; erstreckt. Die Innenwand des Zylinders 14 am Abschnitt zwischen dem von der Endfläche 5B der isolierenden Düse um L&sub2; entfernten Punkt und dem von der Endfläche 5B der isolierenden Düse 5 um L&sub3; entfernten Punkt weist einen Innendurchmesser D&sub3; auf, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser D&sub1; des Kolbens 6A ist. An der Innenwand des Zylinders 14 ist an dem von der Endfläche 5B der isolierenden Düse 5 um nicht weniger als L&sub3; entfernten Abschnitt eine zweite Fluiddurchführung 12 ausgebildet. Die Distanzen L&sub2; und L&sub3; sowie die Distanz L&sub1;, um die der bewegbare Kontakt 6 zur Füllung der isolierenden Düse 5 in die Verengung 5A der isolierenden Düse 5 eingefügt ist, sind derart festgelegt, daß das Verhältnis L2 < L1 < L3 gilt. Folglich wird die Unterdruckkammer 15 bei einer Bewegung des Kolbens 6A in Richtung des Öffnungshubs zuerst über die erste Fluiddurchführung 11 mit dem umgebenden Raum 9 verbunden. Bewegt sich der Kolben 6A jedoch um die Distanz L&sub2;, so wird die Verbindung der Unterdruckkammer 15 mit dem umgebenden Raum 9 aufgrund des Kontakts zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbens 6A und der Innenwand des Zylinders 14 getrennt. Bewegt sich der Kolben 6A weiter zu dem von der Endfläche des Zylinders 14 um die Distanz L&sub3; entfernten Punkt, so steht die Unterdruckkammer 15 über die zweite Fluiddurchführung 12 wieder mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung.
Der Öffnungsvorgang des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 erläutert. Fig. 3 zeigt den Schalter im geschlossenen Zustand. Zu diesem Zeitpunkt ist der bewegbare Kontakt 6 mit dem stationären Kontakt 3 in Berührung. Die Druckverstärkerkammer 4 ist vom umgebenden Raum 9 abgetrennt, da der bewegbare Kontakt 6 die isolierende Düse 5 füllt. Die Unterdruckkammer 15 steht über die erste Fluiddurchführung 11 mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung.
Wird der Hebel 10 durch eine (nicht dargestellte) Betätigungsvorrichtung nach rechts gedreht, so schließt die Außenumfangsfläche des Kolbens 6A die erste Fluiddurchführung 11, wie in Fig. 4 dargestellt, und mit dem Größerwerden des Volumens der Unterdruckkaininer 15 entsteht ein Unterdruck. Obwohl der Unterdruck auf den Öffnungsvorgang des bewegbaren Kontakts 6 als Rückwirkungskraft wirkt, betätigt die (nicht dargestellte) Betätigungsvorrichtung den Kolben 6A und den bewegbaren Kontakt 6, um den Unterbrecher entgegen der Rückwirkungskraft durch die während der Zeitspanne vom in Fig. 3 dargestellten geschlossen Zustand des Schalters bis zur in Fig. 4 dargestellten Anfangsphase des Öffnungsvorgangs des Schalters erhaltenen Trägheitskraft zu schließen. So ist es möglich, den Einfluß der Rückwirkungskraft des Unterdrucks auf den Öffnungsvorgang des bewegbaren Kontakts 6 zu verringern.
Gelangt der Öffnungsvorgang, wie in Fig. 5 dargestellt, in eine mittlere Phase, so gerät der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5A der isolierenden Düse 5 heraus. Folglich strömt das einen Lichtbogen auslöschende Fluid in der Druckverstärkerkammer 4, dessen Druck durch die Energie des durch den Trennvorgang zwischen dem stationären Kontakt 3 und dem bewegbaren Kontakt 6 erzeugten Lichthbogens erhöht ist, über den Verengungsabschnitt 5A der isolierenden Düse in die Unterdruckkammer 15 im Zustand verringerten Drucks. Der Fluidstrom bläst gegen den Lichtbogen. In einem Strombereich, in dem die Lichtbogenenergie verhältnismäßig gering ist, erlischt der Lichtbogen im Zustand der in Fig. 5 dargestellten mittleren Phase des Öffnungsvorgangs. Ist jedoch die Lichtbogenenergie größer, so werden die Drücke beider Kammern durch das einen Lichtbogen auslöschende Fluid ausgeglichen, das von der Druckverstärkerkammer 4 zur Unterdruckkammer 15 strömt, wodurch eine wirksame Druckwelle zum Lichtbogen gehemmt wird. Gelangt ein Öffnungsvorgang zu der in Fig. 6 dargestellten Endphase, so erreicht der Kolben 6A die zweite Fluiddurchführung 12, über die die Unterdruckkammer 15 mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung steht. Daher strömt das einen Lichtbogen auslöschende Fluid in der Druckverstärkerkammer 4 in die Unterdruckkammer 15 und durch die zweite Fluiddurchführung 12 hindurch weiter in den umgebenden Raum 9. Durch diese Druckwelle des einen Lichtbogen auslöschenden Fluids wird der Lichtbogen ausgelöscht.
Wie aus der obigen Erläuterung des Öffnungsvorgangs deutlich hervorgeht, weist das Druckverhalten der Unterdruckkammer 15 eine Druckkennlinie B auf, die, wie in Fig. 7 dargestellt, bezüglich einer herkömmlichen Druckkennlinie A etwas flacher ist. Folglich ist es möglich, die Größe einer Betätigungsvorrichtung zur Erzeugung einer der Rückwirkungskraft widerstehenden Ausgangsleistung zu verringern und die genannte Betätigungsvorrichtung leicht herzustellen.
Der Schließvorgang erfolgt hingegen in umgekehrter Reihenfolge zum oben beschriebenen Öffnungsvorgang. Wird der Hebel 10 in dem in Fig. 6 dargestellten Zustand gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so wird die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 15 und dem umgebenden Raum 9 in dem in Fig. 5 dargestellten Zustand getrennt, und der Druck der Unterdruckkammer 15 steigt an. Im geschlossenen Zustand nach dem in Fig. 4 dargestellten Zustand steht jedoch die Unterdruckkammer 15 über die erste Fluiddurchführung 11 mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung, und der Druck der Unterdruckkammer 15 entweicht über die erste Fluiddurchführung 11 in den umgebenden Raum 9, so daß das Druckverhalten der Unterdruckkammer 15 eine Druckanstiegskurve D aufweist, die, wie in Fig. 8 dargestellt, unterhalb einer Druckanstiegskurve C einer herkömmlichen Unterdruckkammer ohne erste Fluiddurchführung 11 liegt. Anschließend gelangt der Schalter, wie in Fig. 3 dargestellt, in den geschlossenen Zustand. Beim Schließvorgang kann die Größe der den Schließvorgang gegen den Unterdruck aus führenden Betätigungsvorrichtung verringert werden, da es, wie in Fig. 8 dargestellt, auch möglich ist, den Druckanstieg der Unterdruckammer 15 zu unterdrücken.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Fluiddurchführung 11 als Ringnut mit einem Innendurchmesser D&sub2; ausgebildet, wobei dieser größer ist als der Innendurchmesser D&sub3; des Zylinders 14. Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel der ersten Fluiddurchführung 11. In der Axialrichtung des Zylinders 14 sind mehrere Nuten 14A ausgebildet, deren Länge, ausgehend von der Endfläche 5B der isolierenden Düse 5, gleich der Distanz L&sub2; ist. Eingreifende Abschnitte 6a des Kolbens 6A greifen gleitend in die Nuten 14A ein. Die erste Fluiddurchführung 11 ist an denjenigen Abschnittten ausgebildet, an denen die Nute 14A und die eingreifenden Abschnitte 6a einander gegenüberliegen.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die isolierende Düse 5 auf einer Seite des Behälters 2 einseitig befestigt, und der Zylinder 14, der aus einem anderen Werkstoff hergestellt ist als die isolierende Düse 5, ist an der isolierenden Düse 5 vorgesehen. Diese Konstruktion ermöglicht eine Verringerung der Größe und des Gewichts des Zylinders 14. Die Funktionsweise und die Vorteile sind die gleichen wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es ferner möglich, den Kolben 6a aus einem isolierenden Werkstoff herzustellen, der sich von dem des bewegbaren Kontakts 6 unterscheidet.
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente wie die in Fig. 1 dargestellten bzw. den in Fig. 1 dargestellten Elementen entsprechende Elemente.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen in der Konstruktion zum Betätigen des Unterdruckgenerators eine bestimmte Zeit nach dem Öffnungsvorgang des bewegbaren Kontakts 6. Der bewegbare Kontakt 6 und der Kolben 6A sind getrennt voneinander hergestellt, so daß sie, wie in Fig. 11 dargestellt, nach dem Gleiten des bewegbaren Kontakts 6 um die Distanz L&sub2; miteinander verbunden sind. Aufgrund dieser Konstruktion kann auf die erste Fluiddurchführung 11 verzichtet werden. Die zweite Fluiddurchführung 12 ist die gleiche wie die zweite Fluiddurchführung 12 bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Nachfolgend wird die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren 11 bis 13 erläutert.
In dem in Fig. 11 dargestellten geschlossenen Zustand ist der bewegbare Kontakt 6, wenn er in Richtung des Öffnungshubs, das heißt in Fig. 11 nach rechts bewegt wird, nur so lange in Betrieb, bis die Gleitdistanz L&sub2; erreicht. Während dieser Zeit wird der Kolben 6A an der in Fig. 11 dargestellten Position gehalten. Der Unterdruckgenerator wirkt daher nicht, und das Volumen der Unterdruckkammer 15 vergrößert sich nicht. Schreitet jedoch der Öffnungsvorgang des bewegbaren Kontakts 6 fort und wird der bewegbare Kontakt vom stationären Kontakt 3 getrennt, so steigt der Druck der Druckverstärkerkammer 4 aufgrund der Energie des zwischen beiden Kontakten 3 und 6 erzeugten Lichtbogens an. Erreicht der bewegbare Kontakt 6 die in Fig. 12 dargestellte Phase, so ist er mit dem Kolben 6A in Richtung des Öffnungshubs verbunden. Anschließend wird der Kolben 6A zusammen mit dem bewegbaren Kontakt 6 betätigt, so daß der Unterdruckgenerator betrieben wird, wodurch sich das Volumen der Unterdruckkammer 15, wie in Fig. 13 dargestellt, vergrößert. Gelangt der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5a der isolierenden Düse 5 heraus, so kommt es zu einem Gasstrom, über welchen die Druckverstärkerkammer 4 und die Unterdruckkammer 15 miteinander in Verbindung stehen, und ihre Drücke gleichen sich aus. Der Lichtbogen zwischen den Kontakten 3 und 6 wird durch den Blasvorgang des Gasstroms ausgelöscht. Der Druck der Unterdruckkammer 15 steigt allmählich an, und wenn der bewegbare Kontakt 6 den von der Endfläche des Zylinders 14 um L&sub3; entfernten Punkt erreicht, wobei L&sub3; der in Fig. 1 dargestellten Distanz L&sub3; entspricht, dann stehen die Unterdruckkammer 15 und der umgebende Raum 9 über die zweite Fluiddurchführung 12 in der gleichen Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel miteinander in Verbindung.
Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht auch eine Verringerung der Rückwirkungskraft auf die Betätigungsvorrichtung in der Anfangsphase des Trennvorgangs, wodurch sich die Betätigungsvorrichtung, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, mit geringen Abmessungen ausführen läßt.
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen in der Konstruktion zum Betätigen des Unterdruckgenerators eine bestimmte Zeit nach dem Trennvorgang des bewegbaren Kontakts 6.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an dem eingreifenden Abschnitt des bewegbaren Kontakts 6 und an der isolierenden Düse 5 eine Ventilvorrichtung vorgesehen. Wie in Fig. 14 dargestellt, besteht die Ventilvorrichtung aus einem an der Verengung der isolierenden Düse 5 vorgesehenen Stufenabschnitt, aus einem Abschnitt 5a großen Durchmessers, der eine Verbindung zwischen der Druckverstärkerkammer 4 und der Unterdruckkammer 15 ermöglicht, bis sich der bewegbare Kontakt 6 in Fig. 14 um die Distanz L&sub2; nach links bewegt, und aus einem Verengungsabschnitt 5b zum Trennen der Verbindung beider Kammern 4 und 15 während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem sich der bewegbare Kontakt 6 um die Distanz L&sub2; bewegt hat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der bewegbare Kontakt 6 um die Distanz L&sub1; bewegt hat, wobei L&sub1; der Distanz L&sub1; aus Fig. 1 entspricht.
Nachfolgend wird die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren 14 bis 16 beschrieben.
Wird der bewegbare Kontakt 6 aus dem in Fig. 14 dargestellten geschlossenen Zustand in Trennrichtung bewegt, bleibt der Unterdruckgenerator, da die Druckverstärkerkammer 4 und die Unterdruckkammer 15 über die durch den Abschnitt 5a großen Durchmessers gebildete erste Fluiddurchführung 11 miteinander in Verbindung stehen, im wesentlichen unbetätigt, und es entsteht in der Unterdruckkammer 15 trotz einer Vergrößerung ihres Volumens so lange kein Unterdruck, bis der Unterbrecher die in Fig. 15 dargestellte Phase erreicht. Erreicht der Unterbrecher jedoch die in Fig. 15 dargestellte Phase, so wird die Verbindung zwischen der Druckverstärkerkammer 4 und der Unterdruckkammer 15 getrennt, da der bewegbare Kontakt 6 den Verengungsabschnitt 5b füllt. Der Druck der Druckverstärkerkammer steigt daher durch die Energie des durch die Trennung der Kontakte 3 und 6 erzeugten Lichtbogens an. In der Unterdruckkammer 15, deren Verbindung zur Druckverstärkerkammer 4 unterbrochen ist, entsteht durch das Größerwerden des Volumens ein Unterdruck. Gelangt der Öffnungsvorgang in die in Fig. 16 dargestellte Phase, so gerät der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5b heraus, wodurch die Druckverstärkerkammer 4 und die Unterdruckkammer 15 miteinander in Verbindung stehen. Folglich bläst gegen den Lichtbogen zwischen den Kontakten 3 und 6 ein Strom des einen Lichtbogen auslöschenden Fluids, und der Lichtbogen erlischt. Anschließend stehen aufgrund der Bewegung des bewegbaren Kontakts 6 die Unterdruckkammer 15 und der umgebende Raum 9 über die zweite Fluiddurchführung 12 miteinander in Verbindung.
Da dieses Ausführungsbeispiel ebenfalls derart aufgebaut ist, daß der Unterdruckgenerator in der Anfangsphase der Öffnungsbewegung des bewegbaren Kontakts 6 nicht betätigt wird, ist es möglich, die Betätigungsvorrichtung zu miniaturisieren und zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit, verglichen mit einem herkömmlichen Schalter, bei dem der Unterdruckgenerator von Anfang an in Betrieb gesetzt wird und eine der Betätigungsvorrichtung entgegengesetzte Rückwirkungskraft erzeugt, zu verbessern.
Fig. 17 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters. Dieses Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dar am bewegbaren Kontakt 6 eine erste Fluiddurchführung 20 vorgesehen ist, um den Unterdruckgenerator eine bestimmte Zeit nach der Öffnungsbetätigung des bewegbaren Kontakts 6 zu betätigen.
In dem in Fig. 17 dargestellten geschlossenen Zustand steht die erste Fluiddurchführung 20 an einem Ende mit der Druckverstärkerkammer 4, am anderen Ende mit der Unterdruckkammer 15 in Verbindung. Die erste Fluiddurchführung 20 ist derart gestaltet, daß bei einer Bewegung des bewegbaren Kontakts 6 über die Distanz L&sub2; in Richtung des Öffnungsvorgangs die isolierende Düse 5 das Ende der ersten Fluiddurchführung 20 auf der Seite der Druckverstärkerkammer 4 schließt, so daß die Verbindung zwischen der Druckverstärkerkammer 4 und der Unterdruckkammer 15 unterbrochen wird. Daher wird, obwohl sich der Kolben 6a mit dem Öffnungsvorgang des bewegbaren Kontakts 6 in gleicher Richtung bewegt und das Volumen der Unterdruckkammer 15 vergrößert, aufgrund der Tatsache, daß die Druckverstärkerkammer 4 mit der Unterdruckkammer 15 über die erste Fluiddurchführung 20 miteinander in Verbindung steht, in der Unterdruckkammer 15 kein auf die Betätigungsvorrichtung als große Rückwirkungskraft wirkender Unterdruck erzeugt, wodurch das Wirken des Unterdruckgenerators im wesentlichen verhindert wird. Wird jedoch das Ende der ersten Fluiddurchführung 20 auf der Seite der Druckverstärkerkammer 4 durch die isolierende Düse 5 geschlossen, so entsteht in der Unterdruckkammer 15 aufgrund der Vergrößerung ihres Volumens ein Unterdruck. Gelangt der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5A der isolierenden Düse 5 heraus, so bildet sich ein Strom des einen Lichtbogen auslöschenden Fluids aus, der von der Druckverstärkerkammer 4 zur Unterdruckkammer 15 strömt. Der druckstarke Strom löscht den Lichtbogen zwischen den Kontakten 3 und 6 aus.
Dieses Ausführungsbeispiel weist die gleichen Vorteile auf wie die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Betriebsverhältnis zwischen dem Kolben und dem Zylinder, die die Unterdruckkammer 15 bilden, umgekehrt.
Am bewegbaren Kontakt 6 ist ein Zylinder 21 vorgesehen. Der Zylinder 21 ist gleitend über dem Außenumfang eines zylindrischen Abschnitts 22 aufgepaßt, der einstückig mit der isolierenden Düse 5 versehen ist. Der Zylinder 21, die isolierende Düse 5, die auch als Kolben dient, und der zylindrische Abschnitt 22 bilden die Unterdruckkammer 15. An der Seitenwand des Zylinders 21 und des zylindrischen Abschnitts 22 der isolierenden Düse 5 ist eine durch die Bewegung des Zylinders 21 gesteuerte Fluiddurchführung 23 ausgebildet. Die Fluiddurchführung 23 besteht aus einer in dem zylindrischen Abschnitt 22 ausgebildeten Öffnung 22a und einer im Zylinder 21 derart ausgebildeten Öffnung 21a, daß sie in dem in Fig. 18 dargestellten geschlossenen Zustand mit der Öffnung 22a übereinstimmt und in Richtung des Öffnungsvorgangs eine bestimmte Breite aufweist, die das Beibehalten der Verbindung zur Öffnung 22a während einer bestimmten Zeit ermöglicht.
Folglich wirkt, selbst bei einer Bewegung des bewegbaren Kontakts 6 in Betätigungsrichtung, der Unterdruck im wesentlichen nicht auf die Unterdruckkammer 15 ein, da diese aufgrund der Verbindung zwischen den Öffnungen 21a und 22a, die während einer bestimmten Zeit die Fluiddurchführung 23 bilden, mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung steht. Passiert jedoch die Öffnung 21a die Öffnung 22a, so bricht die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 15 und dem umgebenden Raum 9 ab, wodurch die Unterdruckkammer 15 einen Unterdruck erzeugt. Gelangt der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5b der isolierenden Düse heraus, so bildet sich ein Strom des einen Lichtbogen auslöschenden Fluids aus, der von der Druckverstärkerkammer 4 zur Unterdruckkammer 15 strömt. Der druckstarke Strom löscht den Lichtbogen zwischen den Kontakten 3 und 6 aus. Anschließend werden die die Fluiddurchführung 23 bildenden Öffnungen 21a und 22a voneinander abgetrennt, und die Unterdruckkammer 15 steht, wie in Fig. 19 dargestellt, mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung. Dieses Ausführungsbeispiel weist ebenfalls im wesentlichen die gleichen Vorteile auf wie die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht des Hauptteils eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schalters. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der mit dem bewegbaren Kontakt 6 verbundene Zylinder 21 derart am Außenumfang der isolierenden Düse 5 vorgesehen, daß er den Kontaktabschnitt der Kontakte 3 und 6 umschließt. Am rechten Endabschnitt der isolierenden Düse 5 ist ein Abschnitt 5c großen Durchmessers ausgebildet. Die Größe des Abschnitts 5c großen Durchmessers stimmt im wesentlichen mit der Größe eines Abschnitts 21a kleinen Durchmessers des Zylinders 21 überein. An der Innenwand des Zylinders 21, die im geschlossenen Zustand dem Abschnitt 5c großen Durchmessers entspricht, ist die erste Fluiddurchführung 11, auf der rechten Seite des Abschnitts 21a die zweite Fluiddurchführung 12 ausgebildet.
Daher wird in der Unterdruckkainmer 15, anders als beim herkömmlichen Schalter, in der Anfangsphase des Öffnungsvorgangs des bewegbaren Kontakts 6 trotz der Vergrößerung des Volumens der Unterdruckkammer 15 kein auf die Betätigungsvorrichtung als große Rückwirkungskraft wirkender Unterdruck erzeugt, da die Unterdruckkammer 15 über die erste Fluiddurchführung 11 mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung steht.
Bei einer Fortführung des Öffnungsvorgangs des bewegbaren Kontakts 6 geraten jedoch der Abschnitt 5c großen Durchmessers und der Abschnitt 21a aneinander, wodurch die Unterdruckkammer 15 geschlossen wird. Anschließend erzeugt die Unterdruckkammer 15 einen Unterdruck. Gelangt der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5b der isolierenden Düse 5 heraus, so bildet sich ein Strom des einen Lichtbogen auslöschenden Fluids aus, der von der Druckverstärkerkammer 4 zur Unterdruckkammer 15 strömt. Der druckstarke Strom löscht den Lichtbogen zwischen den Kontakten 3 und 6 aus. Anschließend steht die Unterdruckkammer 15 mit dem umgebenden Raum 9 in Verbindung, da die zweite Fluiddurchführung 12 mit dem Abschnitt 5c großen Durchmessers übereinstimmt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, nicht nur das Volumen der Unterdruckkammer 15 in der Anfangsphase ausreichend zu verringern, sondern auch, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, die Betätigungsvorrichtung zu miniaturisieren.
Die Eiguren 21 bis 23 zeigen weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele eines Schalters. Diese Ausführungsbeispiele sind die gleichen wie die in den Figuren, 11, 14 bzw. 17 dargestellten, abgesehen davon, daß der Kolben 6A feststehend und der Zylinder beweglich ausgelegt ist. Für Elemente, die gleich denen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind, sind die gleichen Bezugszeichen vorgesehen, und sie werden nicht detailliert erläutert,
Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele wird der Unterdruckgenerator in der Anfangsphase des Öffnungsvorgangs des bewegbaren Kontakts 6 nicht betätigt. Nachdem sich der bewegbare Kontakt 6 über eine bestimmte Distanz bewegt hat, bricht die Verbindung zwischen der Druckverstärkerkammer 4 und der Unterdruckkammer 15 ab, wodurch der Unterdruckgenerator betätigt wird, so daß ein Unterdruck entsteht. Gelangt der bewegbare Kontakt 6 aus dem Verengungsabschnitt 5b der isolierenden Düse 5 heraus, so bildet sich ein Strom des einen Lichtbogen auslöschenden Fluids aus, der von der Druckverstärkerkammer 4 zur Unterdruckkammer 15 strömt. Der druckstarke Strom löscht den Lichtbogen zwischen den Kontakten 3 und 6 in der gleichen Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen aus. Der erhöhte Druck in der Unterdruckkammer 15 entweicht, wenn die zweite Fluiddurchführung 12 des Zylinders 21 das rechte Ende der isolierenden Düse 5 erreicht und dadurch die Unterdruckkammer 15 durch die zweite Fluiddurchführung 12 zum umgebenden Raum 9 hin geöffnet ist. Gemäß diesen Ausführungsbeispielen ist es, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, ebenfalls möglich, die Betätigungsvorrichtung zu vereinfachen und zu miniaturisieren.
Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund der Tatsache, daß ein Unterdruckgenerator vorgesehen ist, der eine bestimmte Zeit nach dem Trennvorgang des bewegbaren Kontakts betätigt wird, möglich, in der Anfangsphase des Öffnungsvorgangs eine schnelle Rückwirkungskraft in der Unterdruckkammer zu unterdrücken und dadurch die Größe der Betätigungsvorrichtung zu verringern.

Claims

1. Schalter, umfassend

einen stationären zylindrischen Teil, dessen eines Ende zur Ausbildung einer Verstärkerkammer (4) verschlossen ist,

eine am anderen Ende des stationären zylindrischen Teils vorgesehene isolierende Düse (5),

einen an dem stationären zylindrischen Teil innen befestigten ersten Kontakt (3),

einen zweiten Kontakt (6), der so ausgelegt ist, daß er durch den Verengungsabschnitt (5A) der isolierenden Düse (5) hindurch in und außer Berührung mit dem ersten Kontakt (3) gebracht wird, und

eine Unterdruckkammer (15) zur Erzeugung eines Unterdrucks durch den Trennvorgang des zweiten Kontakts (6), wobei die Unterdruckkammer eine Fluidströmung von der Verstärkerkammer (4) durch die Verengung (5A) hindurch bewirkt, um einen beim Trennen des zweiten Kontakts (6) von dem ersten Kontakt (3) erzeugten Lichtbogen zu löschen,

gekennzeichnet durch eine mit der Unterdruckkammer (15) in Verbindung stehende Fluiddurchführung (11; 20; 23), um während der Anfangsphase des Kontakttrennvorgangs Fluid in die Unterdruckkammer einzulassen.

2. Schalter nach Anspruch 1, mit einem an der isolierenden Düse (5) vorgesehenen Zylinder (14) und einem an dem zweiten Kontakt (6) vorgesehenen, in dem Zylinder (14) gleitend geführten Kolben (6A), wobei die Fluiddurchführung (11) an den im geschlossenen Zustand des Schalters miteinander in Eingriff befindlichen Teilen von Kolben (6A) und Zylinder (14) vorgesehen ist und die Unterdruckkammer (15) während der Anfangsphase des Kontakttrennvorgangs mit dem Raum des Zylinders (14) verbindet.

3. Schalter nach Anspruch 2, wobei die Fluiddurchführung (11) eine an der Innenwand des Zylinders (14) vorgesehene Ringnut ist.

4. Schalter nach Anspruch 1, mit einem an der isolierenden Düse (5) vorgesehenen zylindrischen Teil (22) und einem an dem zweiten Kontakt (6) vorgesehenen und von dem zylindrischen Abschnitt (22) geführten Zylinder (21), wobei die Fluiddurchführung (23) an den miteinander in Eingriff stehenden Teilen von zylindrischem Teil (22) und Zylinder (21) vorgesehen ist, um die Unterdruckkammer (15) während der Anfangsphase des Kontakttrennvorgangs mit dem den zylindrischen Teil (22) umgebenden Raum zu verbinden.

5. Schalter nach Anspruch 4, wobei die Fluiddurchführung (23) ein in dem zylindrischen Teil (22) vorgesehenes erstes Loch (22a) und ein in dem Zylinder (21) in Übereinstimmung mit dem ersten Loch (22a) vorgesehenes zweites Loch (21a) umfaßt.

6. Schalter nach Anspruch 1, wobei die Fluiddurchführung an dem Verengungsabschnitt (5a, 5b) der isolierenden Düse (5) vorgesehen ist und die Unterdruckkammer (15) während der Anfangsphase des Kontakttrennvorgangs mit der Verstärkerkammer (4) verbindet.

7. Schalter nach Anspruch 6, wobei die Fluiddurchführung eine Ringnut ist, die einen im Durchmesser größeren Verengungsabschnitt (5A) der isolierenden Düse (5) bildet.

8. Schalter nach Anspruch 1, wobei die Fluiddurchführung (20) an demjenigen Teil des zweiten Kontakts (6) vorgesehen ist, der den Verengungsabschnitt (5A) der isolierenden Düse (5) durchsetzt, um die Unterdruckkammer während der Anfangsphase des Kontakttrennvorgangs mit der Verstärkerkammer (4) zu verbinden.

9. Schalter nach Anspruch 8, wobei die Fluiddurchführung (20) ein in dem zweiten Kontakt (6) vorgesehenes Verbindungsloch ist.