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Druckluftantrieb für Schalter mit Luftdämpfung Bei Leistungsschaltern,
insbesondere solchen für hohe Spannungen, ergibt sich die Notwendigkeit, die Trennkontakte
(Trennmesser) mit großer Geschwindigkeit zwischen den Endlagen »Ein« und »Aus« zu
bewegen. Es ist namentlich beim Einschalten wichtig, daß die Geschwindigkeit des
Kontaktes bis kurz vor der Endlage unvermindert bleibt, so daß die lebendige Kraft
der bewegten Massen auf verhältnismäßig kurzem Wege vernichtet werden muß. Dies
wiederum soll so geschehen, daß Rückprellung des Kontaktes und daraus folgendes
Schwingen desselben vermieden werden. Im Hinblick auf die mechanische Beanspruchung
von Isolatoren muß schließlich danach getrachtet werden, die Kräfte möglichst tief
zu halten. Die Erfüllung dieser Bedingungen wird bei Druckluftantrieben von Schaltern
noch dadurch erschwert, daß der für den Antrieb zur Verfügung stehende Druck sich
ändern kann und damit auch die am Ende einer Schaltbewegung zu absorbierende lebendige
Arbeit.
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Bei bekannten Anordnungen von Luf tdämpfungen wird die lebendige Arbeit
bewegter Teile dadurch vernichtet, daß die bewegten Teile auf einen Dämpfungskolben
wirken, durch welchen in einem Zylinder Luft verdichtet wird. Die Verdichtung nicht
vorgespannter Luft bedingt verhältnismäßig große Zylinder, wenn nicht große Kräfte
am Ende des Verdichtungshubes und Abhängigkeit von Spaltverlusten in Kauf genommen
werden. Luftdämpfungen, bei denen durch Verdichtung vorgespannter Luft kleine Dämpfungszylinder
verwendet werden können, sind in der Weise ausgeführt worden, daß die für die Beaufschlagung
des Antriebskolbens
verwendete Druckluft während der Schaltbewegung
hinter diesen gleichzeitig zur Dämpfung dienenden Kolben geleitet und verdichtet
wird. Dabei ist die Füllung des Dämpfungsraumes stark von äußeren Einflüssen, wie
Reibung, zusätzlicher Belastung durch Eis u. a., abhängig, welche die Geschwindigkeit
des angetriebenen Systems mitbeherrschen. Die Dämpfung kann beispielsweise bei stark
verzögernder Wirkung solcher Eiflüsse zu stark wirken.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Druckluftantrieb für Schalter mit
Luftdämpfung der bewegten Massen vor Erreichen der Endlagen; insbesondere für. Trennmesserschalter.
Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß der Antrieb so ausgebildet ist,
daß die Druckluft zugleich dem Antriebs= und einem Dämpfungszylinder mit darin geführten
Kolben unter Druckausgleich zwischen beiden Zylindern zugeleitet und in letzterem
durch die kinetische Energie der bewegten Massen verdichtet wird. Die Wirkung verschiedener
Antriebsdrücke kann dadurch in der Dämpfung genau ausgeglichen werden. Die Einrichtung
ermöglicht praktisch schwingungsfreie Steuerung z. B. von Trennmessern bei stark
veränderlichem Antriebsdruck und verschiedenen äußeren Bedingungen, wie Reibung
und andern Einflüssen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
in Fig. i bis 3 und 5 an Antrieben mit doppelseitig'beaufsc'hlagtenAntriebskolben
dargestellt, während Fig.4 einen einseitig wirkenden Antrieb zeigt. , Beim Beispiel
nach Fig. i sind der Antriebszylinder i mit dem Antriebskolben 2 und der Dämpfungszylinder
i i mit dem Dämpferkolben 12 in einem Block 9 nebeneinander angeordnet. Beide Zylinder
werden aus dem Vorratsbehälter 3 über Ventile 4, 4a mit Druckluft über die Bohrungen
8, 8a im Block gespeist. Der Dämpfungszylinder besitzt Rückschlagventile io, 1o°.
Die Ventile 4, 4a können elektrisch gesteuert werden, wie dargestellt. Der Antriebskolben
ist über die Kolbenstange 5 und den Lenker 6 mit dem Trennmesser 7 verbunden, mit
dem anderseits der Dämpferkolben 12 über Mitnehmer 13, Lenker 14 und Kolbenstange
15 verbunden ist. Die Bohrungen 18, 18a wirken als druckausgleichende Verbindung
zwischen den beiden Zylindern i und i i, sie müssen so bemessen sein, daß unmittelbar
vor Beginn der Verdichtung im Zylinder i i gleicher Druck wie im Antriebszylinder
i vorhanden ist.
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Das Trennmesser 7 ist in der Einschaltstellung gezeichnet. Um das
Trennmesser in die gestrichelt angedeutete Ausschaltstellung zu bringen, wird das
Ventil 4 geöffnet, wodurch Druckluft gleichzeitig in den Antriebs- un.d den Dämpfungszylinder
i i strömt. Nach Zurücklegen des Weges a treibt das Trennmesser mit Hilfe des Mitnehmers
13 und des Lenkers 14 den Dämpferkolben 12 im Dämpfungszylinder in die linke Endlage,
wodurch die Luft in demselben verdichtet wird.
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Der Antrieb kann so bemessen sein, daß die bewegten Teile kurz vor
der Endstellung zum Stillstand kommen. Um dann ein Zurückprellen des Trennmessers
zu verhindern, ist es notwendig, die verdichtete Luft unter dem Dämpfungskolben
12 rasch abströmen zu lassen. Wird auf sehr hohen Druck und sehr kleinen Raum verdichtet,
so kann eine Abströmung der Luft durch das Spiel zwischen Dämpferkolben 12 und Zylinder
i i genügen. Zweckmäßig wird aber ein solcher Antrieb so gebaut, daß eine besondere
Öffnung 16 im Dämpfungszylinder vorhanden ist, um eine genügende Menge Luft abströmen
zu lassen. Wird diese Öffnung mit einer regulierbaren Drossel 17 versehen, so können
fabrikatorisch bedingte Unterschiede im Kolbenspiel ausreguliert werden, sofern
durch die öffnung 16 mindestens so viel Luft entweichen kann, wie bei größtem Kolbenspiel
durch dasselbe verlorengeht.
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Zufolge der Elastizität der mechanisch beanspruchten Teile kann es
wünschenswert sein, den Dämpfungskolben beträchtlich vor der Endstellung zum Stillstand
zu bringen und dann ein entsprechend größeres Quantum Luft rasch ausströmen zu lassen.
Dies kann zum Beispiel durch Kanäle im Dämpfungskolben 12 und im Zylinder i i erfolgen,
die sich, wie in Fig. 2 gezeigt, in den Endlagen überdecken. Der gleiche Zweck kann
durch Ventile (Schieber) erreicht werden, die über ein vom Antrieb gesteuertes Organ
geöffnet werden, bevor der Kolben die Endlage erreicht. Für besondere Zwecke kann
für die Entlüftung des Dämpfungszylinders eine Öffnung 16 und die zuletzt besprochene
Einrichtung kombiniert angewendet werden.
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Bei einer solchen Anordnung ändern sich die Antriebsenergie im Zylinder
i einerseits und die Dämpfungsenergie im Zylinder i i anderseits im gleichen Maße
bei einer Druckänderung im Vorratsbehälter 3. Der in letzterem herrschende Druck
ist demnach für die Erfüllung der gestellten Bedingungen unwesentlich. Ändert sich
die Schaltgeschwindigkeit infolge äußerer Einflüsse, wie Reibung oder Schneebelastung
bei Freiluftschaltern, so wird sich dieDämpfungsenergie mit derLuftmenge, welche
durch die Öffnung 16 aus dem Zylinder i i abströmt, ändern, und zwar in dem Sinne,
daß beispielsweise einer verminderten Geschwindigkeit der bewegten Massen infolge
längerer Abströmung aus dem Dämpfungszylinder während der Verdichtung eine verminderte
Dämpfungsarbeit gegenübersteht, welche zu überwinden ist, um den Kolben 12 in die
Endlage zu drücken.
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Die Abströmung aus dem Dämpfungszylinder i i kann gemäß Fig. 1 bis
3 in die .'Xusgleichsleitung 18 erfolgen. In diesem Fall kann, wie Fig.3 zeigt,
das Rückschlagventil io durch eine Regulierschraube 17a so eingestellt werden, daß
es nicht ganz schließt. Dann wird die im Zylinder i i verdichtete Luft nur bis auf
den Druck im Behälter 3 entspannt. Der Antriebskolben 2 ist dann, um ein Zurücklaufen
des Antriebes nach vollzogener Schaltung zu verhindern, so zu bemessen, daß sein
Antriebsmoment das vom Dämpfungskolben ausgeübte Gegenmoment überwiegt.
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Ein weiteres Beispiel der Erfindung zeigt Fig. 4.
DerAntrieb
wirkt hier nur in einer Schaltrichtung. DerAntriebskolben 2 ist hohl ausgebildet
und dient als Dämpfungszylinder mit dem darin geführten Dämpferkolben 12. Der Dämpfungszylinder
wird bei Zuleitung der Druckluft zum Antriebszylinder über die Druckausgleichsbollrung
18 gefüllt. Die Verdichtung der Druckluft im Zylinder ii erfolgt unter der Wirkung
der bewegten Massen und des Druckes auf dem Antriebskolben 2, nachdem der Kolben
12 auf dem Vorsprung 20 im Deckel des Antriebszylinders zum Aufliegen kommt. Als
Abströmungsöffnung 16 dient eine Bohrung in der Kolbenstange 5; ihr wirksamer Querschnitt
kann durch die von außen zugängliche Regulierdrossel 17 eingestellt werden.
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In Fig. 5 ist ein doppelt wirkender Antrieb gezeigt, bei welchem wieder
der Dämpfungszylinder in den Antriebszylinder eingebaut ist. Die wirksame Fläche
des Antriebskolbens ist dabei um die Kolbenfläche des Dämpfungskolbens vergrößert.
Der Antriebskolben 2 enthält zwei Dämpfungszylinder i i und i ia mit je einem Dämpferkolben
12, 12°, die beide auf der Kolbenstange 5 für den Antrieb des Treimmessers 7 sitzen.
Wird durch Leitung 8 Druckluft zugeführt, so bewegen sich die Kolben 12, 12a mit
dem Kolben 2 gleichzeitig nach links. Stößt der Antriebskolben 2 auf den Deckel
des Antriebszylinders i auf, so beginnt die Verdichtung der durch die Ausgleichsleitung
18 in den Dämpfungszylinder i i gelangten Druckluft und gleichzeitig die Abströmung
von Luft durch die Bohrung 16 in den Dämpfungszylinder i i°. Der in letzterem gleitende
Kolben 12a wird dadurch in treibendem Sinne beaufschlagt und unterstützt die Schaltbewegung
des Antriebskolbens 2. Die nicht beaufschlagte Seite des Antriebszylinders ist bei
den gezeigten Anordnungen stets entlüftet.