DEW0002968MA - Stromunterbrecher - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Stromunterbrecher, insbesondere auf solche, die durch den Druck eines Fluidums betätigt werden.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Stromunterbrechers mit einem durch ein Fluidum betätigten Mittel zur schnellen Betätigung der Kontaktmittel, wobei das erwähnte Betätigungsmittel einen verbesserten Flud-Stossdämpfer umfasst, welcher die Bewegung der beweglichen Teile gegen Ende ihres Hubes in sanfter Weise verzögert.

Die vorliegende Erfindung besteht in erster Linie aus einem Stromunterbrecher mit einem beweglichen Kontaktelement, Betätigungsmitteln für das erwähnte Kontaktelement, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem durch den Druck eine Fluidums betätigten Kolben in dem erwähnten Zylinder, welch ersterer mit dem erwähnten

Kontaktelement verbunden ist, Mitteln zur Zuleitung eines Fluidums unter Druck zu dem erwähnten Zylinder, um das erwähnte Kontaktelement zu betätigen, Mitteln zum automatischen Ablassen von Fluidum vor dem beweglichen Kolben, einer Ventilvorrichtung, um den Ablass des Fluidums aus dem Arbeitszylinder um einen bestimmten Betrag zu drosseln, wobei die erwähnte Ventilvorrichtung in die offene Lage gebracht wird, wenn ein Fluidum unter Druck zu dem erwähnten Zylinder zugeführt wird, und für einen bestimmten Zeitraum nach Absperrung der Zufuhr des Fluidums unter Druck zu dem erwähnten Zylinder in der offenen Lage gehalten wird.

Die vorliegende Erfindung wird am besten durch die nachfolgende, ins Einzelne gehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform verständlich, die in den beiliegenden Zeichnungen als Beispiel dargestellt ist.

Fig. 1 ist ein Seitenriss eines Stromunterbrechers mit den Kennzeichen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt in vergrössertem Masstabe, der das Kontaktbetätigungsmittel des Stromunterbrechers und das Stossdämpfersystem für das bewegliche Trennkontaktelement des Unterbrechers darstellt.

Fig. 3 ist ein Teilschnitt in vergrössertem Masstab eines der automatischen Drosselventile.

Fig. 4 ist ein Teilschnitt in vergrössertem Masstabe der Funkenkontaktbetätigungsmittel und der Ablassventile.

Fig. 5 ist eine Teilansicht in vergrössertem Masstabe, teilweise im Schnitt, welche die Ausblaseventilvorrichtung zeigt und

Fig. 6 ist eine Teilansicht teilweise im Schnitt, welche die Oeffnungs- und Schliess-Steuerventile des Unterbrechers zeigt.

Die Bezugsnummer 11 zeigt ein Rahmenwerk, welches aus Baustahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff verfertigt werden kann. Am linken Ende des Rahmenwerkes erheben sich mehrere hohle Isolatoren 13, 15 und 17, von denen nur die beiden ersten in der Fig. 1 dargestellt sind, während der letztgenannte in Fig. 2 gezeigt wird. Das obere Ende der Isolatoren 13, 15 und 17 trägt ein Gehäuse 19 zur Unterbringung der Betätigungsmittel; dieselben sind in Fig. 2 deutlicher gezeigt. Das Gehäuse 19 trägt einen Hohlisolator 21, welcher seinerseits ein Stromkreisunterbrechungselement 23 abstützt. Ein Hohlisolator 25, an dessen freiem Ende eine metallische Klemmenkappe 27 befestigt ist, erstreckt sich vom Element 23 aus aufwärts. Ein festes Kontaktelement 29 erstreckt sich von der Klemmenkappe 27 aus abwärts in das Stromkreisunterbrechungselement 23 hinein. Ein bewegliches Kontaktelement 31 arbeitet mit dem festen Kontaktelement 29 zusammen und erstreckt sich abwärts durch das Element 23 und durch den Hohlisolator 21. Das untere Ende des Kontaktelementes 31 erstreckt sich, wie in Fig. 2 gezeigt, in das Gehäuse 19 und ist mit einem Kolben der Betätigungsmittel verbunden, welch letztere nachstehend ausführlicher beschrieben werden sollen.

Die Kontakte 29 und 31 bilden Funkenkontakte des Unterbrechers und sind elektrisch in Reihe geschaltet mit einem Paar Trennkontakten, welche so angeordnet sind, dass die geöffnet werden, nachdem sich die Funkenkontakte während eines Stromkreisöffnungsvorganges des Stromunterbrechers geöffnet haben, bezw. geschlossen werden, nachdem sich die Funkenkontakte während eines Schliessvor- ganges des Stromunterbrechers geschlossen haben. Die Trennkontakte umfassen ein festes Trennkontaktelement 33 in einer Klemmenkappe 35 am oberen Ende eines Hohlisolators 37 und ein damit zusammenarbeitendes bewegliches Trennkontaktelement 39 in der Form einer hohlen rohrförmigen Stange, welche in Lagern am Gehäuse 19 zwecks geradliniger Bewegung in der Richtung ihrer Längsachse geführt ist, wobei die Achse der Bewegung des Kontaktelementes 39 unter einem Winkel zu der Achse der Bewegung des Funkenkontaktelements 31 steht.

Das bewegliche Funkenkontaktelement 31 und das bewegliche Trennkontaktelement 39 sind elektrisch miteinander in Reihe geschaltet und zwar über ein elastisches Anschlusskontaktmittel 53 ( Fig. 2 ), in welchem das Kontaktelement 31 gleitet und durch Anschlusstreifen 55 und 57 ( Fig. 2 ). Der letztgenannte Leiterstreifen 57 ist elektrisch mit einem ähnlichen Anschlusskontaktmittel 59 ( Fig. 2 ) verbunden, in welchem das bewegliche Trennkontaktelement 39 gleitet.

Der Hohlisolator 37 kann auf dem rechten Ende des Rahmenwerks 11 aufgebaut werden und dient als Gehäuse für Transformatoren und andere geeignete Instrumente, welche für die Steuerung des Stromunterbrechers erforderlich sind. Die Anschlüsse für die Aussenleitung zum Unterbrecher befinden sich an einer Klemme 61 der Klemmenkappe 27 und an einer Klemme 63 der Klemmenkappe 35. Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass, wenn der Stromunterbrecher in der geschlossenen Lage ist, Strom durch den Unterbrecher von der Klemme 61 durch die Klemmenkappe 27, den festen Funkenkontakt 29, den beweglichen Funkenkontakt 31, das Anschlusskontaktmittel 53, die Leiterstreifen 55 und 57, das Anschlusskon- taktmittel 59, das bewegliche Trennkontaktelement 39, das feste Trennkontaktelement 33 und durch einen biegsamen Nebenschlussleiter ( nicht dargestellt ) zu der Klemmenkappe 35 und der Klemme 63 fliesst. Wenn der bewegliche Funkenkontakt 31 in die Lage des offenen Stromkreises gebracht wird, während der Unterbrecher unter Last steht, wird durch das bewegliche Funkenkontaktelement 31 ein Lichtbogen gezogen. Das Auslöschen von Lichtbogen, die von dem beweglichen Funkenkontaktelement 31 gezogen werden, kann durch irgendein geeignetes Funkenlöschmittel erfolgen, vorzugsweise aber durch eine Funkenlöschvorrichtung des Fludblasetyps. Da die vorliegende Anmeldung sich nicht auf die Funkenlöschvorrichtung bezieht, wird angenommen, dass die allgemeine Bezeichnung der Funkenlöschvorrichtung mit 65 für den vorliegenden Zweck genügt.

Ein Fluidum unter Druck, in diesem Falle Druckluft, zum Löschen des Lichtbogens wie auch für die Betätigung des Unterbrechers, kann in einem Behälter 67 innerhalb des Rahmenwerkes 11 gespeichert werden. Vom linken Ende des Behälters 67 geht ein Rohr 69 aus, an welchem in Verbindung mit ihm eine allgemein mit 71 bezeichnete Ausblasventilvorrichtung angebracht ist. Die Ausblasventilvorrichtung besitzt ein Gehäuse 73 ( Fig. 5), welches durch ein kurzes Rohrstück 75 mit dem Kanal durch das Innere des Isolators 13 in Verbindung steht. Der Kanal durch den Isolator 13 steht durch ein Rohr 77 durch den hohlen Isolator 21 hindurch mit der Kammer des Stromunterbrechungselementes 23 in Verbindung. Somit geht ein Strom vom Druckluft vom Behälter 67 zum Funkenlöscher 65 über das Rohr 69, das Ausblasventil 71, den Hohlisolator 13, dad Rohr 77 und den rohrförmigen Isolator 21. Die Ausblasventilvorrichtung 71 schliesst ein Ventil 79 in dem Gehäuse 73 ein, welches durch eine Feder in die geschlossene Lage gedrückt und bei Erregung einer Spule 93 geöffnet wird.

Die Kontaktelemente 31 und 39 werden bei Oeffnen in bestimmter Reihenfolge betätigt, ebenso auch beim Schliessen und zwar durch eine Druckluftantriebsvorrichtung, welche aus einem Arbeitszylinder 99 mit einem doppeltwirkenden Kolben 101 darin, ( Fig. 2 ), der mit dem unteren Ende des Funkenkontaktelements 51 verbunden ist, und aus einem Arbeitszylinder 103 mit einem doppeltwirkenden Kolben 105 darin ( Fig. 2 ), welcher mit dem unteren Ende des beweglichen Trennkontakts 39 verbunden ist, besteht. Der Arbeitszylinder 99 befindet sich innerhalb des Gehäuses 19 und hat einen unteren Zylinderkopf 109, der daran durch Bolzen 107 befestigt ist, während andererseits der Zylinderkopf an der Bodenplatte 111 des Gehäuses 19 durch mehrere ( hier nicht dargestellte ) Bolzen befestigt ist. Der untere Teil der Funkenkontaktstange 31 gleitet durch den abgesetzten Teil des Rohres 77 und durch eine Oeffnung, die dafür im oberen Kopf des Zylinders 99 vorgesehen ist, wobei das untere Ende des Kontaktelements mit dem Kolben 101 verbunden ist. Wie die Fig. 4 zeigt, besitzt der Zylinder 99 einen Anguss 113 neben seinem oberen Ende und dieser Anguss hat einen Kanal 115, der zum oberen Ende des Zylinderinneren führt; ferner steht eine (hier nicht dargestellte) Bohrung mit dem Kanal in Verbindung, der durch ein Rohr 117 ( Fig. 2 ) an den Kanal des Hohlisolators 17 angeschlossen ist. Dieser Kanal des Hohlisolators 17 ist seinerseits durch ein Rohr 119 ( Fig. 6 ) an eine Oeffnungsventilvorrichtung 163 zur Steuerung des Druckluftstroms zwecks Oeffnens des Stromunterbrechers angeschlossen. Das untere Ende des Arbeitszylinders 99 hat ebenfalls einen mit demselben aus einem Stück bestehenden Anguss 121 ( Fig. 4 ) mit einem Kanal 123 darin, der mit dem unte- ren Ende des Zylinders in Verbindung steht und ebenfalls eine ( hier nicht dargestellte ) Bohrung besitzt, welche über einen Kanal und das Rohr 125 ( Fig.2 ) mit dem Kanal durch den Hohlisolator 15 in Verbindung steht, welcher Luft zum Schliessen des Stromunterbrechers zuführt. Der Kanal des Hohlisolators 15 ist seinerseits durch ein Rohr 127 ( Fig. 6 ) mit einer Schliessventilvorrichtung 165 verbunden, welche nachstehend beschrieben werden soll.

Der Arbeitszylinder 103 ist im Gehäuse angebracht uns sein oberer Teil ragt aus dem Gehäuse 19 hervor und zwar durch eine Oeffnung in einem ringförmigen Gusstück oder Halteelement 129, welches an der Wandung des Gehäuses 19 durch mehrere Bolzen 131 befestigt ist. Das Element 129 dient dazu, den Zylinder 103 zu tragen. Das untere Ende des Arbeitszylinders 103 ist in einem Zylinderkopf 135 eingepasst, welcher an diesem Ende des Zylinders durch mehrere lange Bolzen 135, von denen nur einer dargestellt ist, befestigt wird. Die Bolzen 135 gehen durch einen Flansch am Zylinderkopf 133 hindurch und sind in das ringförmige Tragelement 129 eingebschraubt. Das obere Ende des Arbeitszylinders 103 ist in einen Zylinderkopf 137 eingepasst, welcher daran durch mehrere Bolzen 139 befestigt ist, von denen nur einer gezeigt wird. Die Bolzen 139 gehen durch Bohrungen in einem Flansch am Zylinderkopf 137 hindurch und die unteren Enden der Bolzen sind in das ringförmige Halteelement 129 eingeschraubt, wodurch der Zylinderkopf am Ende des Zylinders sicher verspannt ist. Das obere Ende des Zylinderkopfes wird durch eine Metallhaube 141 abgeschlossen und ist daran durch mehrere Bolzen 143 befestigt, von denen nur einer gezeigt ist. Die Bolzen 143 gehen durch einen Flansch der Haube 141 und durch den Flansch des Zylinderkopfes 137 hindurch. Eine metallene Verschlusskappe 145 ist durch die Haube 141 fest am oberen Ende des Zylinderkopfes 137 verspannt, wobei geeignete Dichtungen oder sonstiges Packungsmaterial zwischen die Kappe 145 und das obere Ende des Zylinderkopfes 137 eingebracht sind.

Das rohrförmige Trennkontaktelement 39 geht durch Lageröffnungen in der Haube 141 und der Verschlusskappe 145 in das Innere des Zylinders 103, und das untere Ende dieses Kontaktelements ist mit dem Arbeitskolben 105 verbunden.

Der untere Zylinderkopf 133 des Arbeitszylinders 103 ist mit Kanälen 149 und 151 versehen, welche mit dem unteren Ende des Inneren des Zylinders 103 in Verbindung stehen. Die Druckluft zum Schliessen des Trennkontaktelements strömt durch diese Kanäle zu der Unterseite des Kolbens 105. Auch der obere Zylinderkopf 137 ist mit Kanälen 153 und 155 versehen, welche mit dem Inneren des Zylinderkopfes am oberen Ende des Zylinders 103 in Verbindung stehen, um den Strom von Druckluft zur Oeffnungsbewegung des Trennkontaktelements 39 zu der Oberseite des Kolbens 105 zu führen. Eine Blechhaube 157 ist vorgesehen, um den hervorstehenden Teil der Zylinderanordnung 103 zu schützen.

Druckluft unter Betätigung der Kolben 101 und 105 zwecks Oeffnens und Schliessens des Stromunterbrechers wird dem Luftvorratsbehälter 67 entnommen. Zu diesem Zweck ist das Rohr 69 mit zwei Abzweigrohren 159 und 161 versehen ( Fig. 6 ). Das Rohr 159 führt zu der Oeffnungsventilvorrichtung, allgemein mit 163 bezeichnet, während das Zweigrohr 161 zu der Schliessventilvorrichtung führt, die allgemein mit 165 bezeichnet ist. Druckluft wird von der Oeffnungsventilvorrichtung 163 über das Rohr 119 und den Kanal des Hohlisolators 17 sowie das Rohr 117 zum oberen Ende des Arbeits- zylinders 99 über die oberste Lage des Kolbens 101 geführt. Die Schliessventilvorrichtung 165 steuert den Strom von Druckluft vom Rohr 161 durch das Rohr 127, den Kanal des Hohlisolators 15 und das Rohr 125 zum unteren Ende des Arbeitszylinders 99 unter die unterste Stellung des Arbeitskolbens 101 zwecks Schliessens des Stromunterbrechers.

Es ist wichtig, dass das Trennkontaktelement 39 erst geöffnet wird, wenn das Funkenkontaktelement 31 während eines Stromkreisöffnungsvorganges in die voll geöffnete Lage bewegt worden ist, und ebenso ist es erwünscht, dass das Trennkontaktelement 39 erst schliesst, wenn das Funkenkontaktelement 31 während eines Schliessvorganges die geschlossene Stellung erreicht hat, um so die Notwendigkeit zu vermeiden, einen Strom funkenlöschenden Fluidums auch während des Schliessens zu vorzusehen. Um diese Folge von Arbeitsgängen der Kontaktelemente 31 und 39 durchzuführen, sind die Arbeitskolben 101 und 105 pneumatisch miteinander so verriegelt, dass die gewünschte Arbeitsfolge gewährleistet bleibt. Zu diesem Zweck ist der Arbeitszylinder 99 mit einem Anguss 169 ( Fig. 4 ) neben seinem oberen Ende versehen, und dieser Anguss besitzt einen Luftkanal 171, welcher an einem Ende mit dem Zylinderinneren an einem bestimmten Punkt desselben unterhalb des oberen Zylinderendes in Verbindung steht. Das andere Ende des Kanals 171 steht mit einer ( hier nicht gezeigten ) Bohrung in dem Anguss 169 in Verbindung, welcher über ein Rohr 173 ( Fig. 2 ), den Kanal 177 im Halteelement 129 und ein Rohr 175 mit den Kanälen 153 und 155 in Verbindung steht, die zu dem oberen Ende des Arbeitszylinders 104 führen. Die Eintrittstelle für den Kanal 171 in den Zylinder 99 ist so angeordnet, dass der Kanal 171 durch den Kolben 101 freigegeben wird, nachdem sich der Kolben um einen bestimmten Abstand abwärts bewegt. hat, so dass der Arbeitskolben 101 die Reibung der Ruhe (Haftreibung) bereits überwunden hat und auf nahezu volle Geschwindigkeit gekommen ist bevor Druckluft durch die Rohre 173 und 175 zum oberen Ende des Arbeitszylinders 103 zugelassen wird. Die Konstruktion ist derart getroffen worden, dass das bewegliche Funkenkontaktelement 31 die voll geöffnete Lage erreicht hat, bevor die der Oberseite des Arbeitskolbens 105 zugeführte Druckluft beginnt, das Trennkontaktelement 39 in die offene Lage zu bewegen. Ein ähnlicher Anguss 179 ( Fig. 4 ) befindet sich am Zylinder 99 neben dessen unterem Ende, und dieser Anguss hat einen Kanal 181, welcher an einem Ende mit dem Innern des Zylinders 99 an einer Stelle in Verbindung steht, die sich in bestimmten Abstand über dem unteren Ende des Zylinders befindet. Das andere Ende des Kanals 181 steht mit einer ( hier nicht dargestellten ) Bohrung im Anguss 179 in Verbindung, welche durch ein Rohr 183 ( Fig. 2 ) mit den Kanälen 149 und 151 des Zylinderkopfes 133, die zu dem unteren Ende des Arbeitszylinders 103 führen, Verbindung hat. Die Eintrittsstelle des Kanals 181 in den Zylinder 99 ist so angeordnet, dass sie von dem Arbeitskolben 101 freigegeben wird, nachdem sich der Kolben um einen bestimmten Abstand in der Schliessrichtung bewegt hat, um Luft zum unteren Ende des Arbeitszylinders 103 unter den Kolben 105 zuzulassen. Die Anordnung des Kanals 181 ist so getroffen, dass das Funkenkontaktelement sich bereits in die voll geschlossene Lage bewegt hat, noch bevor die auf die Unterseite des Arbeitskolbens 105 wirkende Druckluft das bewegliche Trennkontaktelement 39 in die geschlossene Stellung bewegt hat.

Um im Betriebe des Stromunterbrechers hohe Oeffnungs- und hohe Wiederschliess geschwindigkeiten zu erreichen, ist es nötig, die Luft in den Zylindern vor den Arbeitskolben, in der Bewegungsrichtung gesehen, nach aussen abzulassen, um zu verhindern, dass Luft vor den Arbeitskolben deren Bewegung unnötig verzögert. Zu diesem Zweck sind zwei Entlüftungsventile 187 und 197 ( Fig. 4 ) vorgesehen. Das Entlüftungsventil 187 ist in dem Anguss 179 an dessen Kanal 181 angeordnet, und dieses Ventil hat eine damit verbundene Stange 189, deren oberes Ende an einem Kolben 191 angeschlossen ist, der sich in einem Zylinder 195 des Anguss 113 bewegt. Das Entlüftungsventil 187 wird durch eine Feder 207 in die geschlossene Lage gedrückt, während es durch den Kolben 191 sofort, nachdem ein Strom von Druckluft zu der Oberseite des Funkenkontaktarbeitskolbens 101 getreten ist, geöffnet wird. Das Oeffnen des Ventils 187 verbindet das untere Ende beider Zylinder 99 und 103 mit der Aussenluft durch einen Auslasschlitz 195, so dass die Luft unterhalb der beiden Arbeitskolben unter niederem Druck steht und die Oeffnungsbewegung der beiden Kolben nicht ungebührlich verzögert. Das andere Entlüftungsventil 197 ist in dem Anguss 169 des Zylinders 99 angeordnet und besitzt eine damit verbundenen Stange 199, deren unteres Ende mit einem Kolben 201 in einem Zylinder 203 des Angusses 121 verbunden ist. Das Entlüftungsventil 197 wird durch die Feder 207 geschlossen gehalten und durch den Kolben 201 geöffnet, unmittelbar nachdem der Strom von Druckluft zu dem unteren Ende des Arbeitszylinders 99 durch den Kanal 123 hinzugetreten ist. Das Oeffnen des Entlüftungsventils 197 verbindet die oberen Enden beider Zylinder 99 und 103 mit der Aussenluft durch einen Auslasschlitz 205, wodurch die Luft über den Arbeitskolben einen niedrigen Druck erhält, welcher die Schliessbewegung der Arbeitskolben nicht verzögert.

Die Konstruktion der Oeffnungsventilvorrichtung 163 und der Schliessvorrichtung, welche keinen Teil der vorliegenden Er- findung bildet, soll beschrieben werden. Fig. 6 zeigt, dass die Oeffungsventilvorrichtung 163 ein Ventil 209 hat, welches geschlossen gehalten wird und bei Erregen einer Spule 211 durch Luftdruck vom Rohr 159 her geöffnet wird. In ähnlicher Weise hat die Schliessvorrichtung 165 ein Ventil 213, welches normalerweise geschlossen gehalten wird, aber bei Erregung einer Spule 215 durch Druckluft vom Rohr 161 her geöffnet wird. Die Ventilvorrichtungen 163 und 165 sind durch einen ( hier nicht dargestellten ) Kolben in der Ventilvorrichtung 165 und durch ein Rohr 218, welches die Gehäuse der Ventilvorrichtungen 163 und 165 miteinander verbindet, pneumatisch unter sich verriegelt, so dass ein Oeffnungsimpuls stets einem Schliessimpuls vorhergeht.

Die Steuerstromkreise zur Steuerung der Spule 93 der Ausblaseventilvorrichtung 71 und der Spulen 211 und 215 der Oeffnungs- bezw. Schliessungsventilvorrichtungen sind in dieser Anmeldung nicht gezeigt, da deren Einzelheiten zu einem vollen Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht notwendig sind. Es genügt darauf hinzuweisen, dass die Spule 93 der Ausblaseventilvorrichtung und die Spule 211 der Oeffnungsventilvorrichtung gemeinsam erregt werden, um die Oeffnung der betreffenden Ventile bei Betätigung eines Oeffnungsrelais zu bewirken. Das Oeffnungsrelais wird bei Betätigung eines auf einem Ueberstrom ansprechenden Schutzrelais oder durch Schliessen eines Handöffnungssteuerschalters erregt. Der Spule 93 des Ausblaseventils 71 wird der Erregerstrom durch Hilfskontakte eines Hilfsschalters 221 ( Fig. 1 ) entzogen, sobald das Trennkontaktelement 39 seine Oeffnungsbewegung beginnt; infolgedessen wird das Ausblasventil 71 in seine geschlossene Lage zurückgeführt. Sobald der Oeffnungsvorgang des Stromunterbrechers vollendet ist und das Trennkontaktelement 39 seine voll geöffnete Lage erreicht, wird dem Oeffnungsrelais durch die Oeffnung eines anderen Paares Hilfskontakte des Hilfsschalters 221 der Erregerstrom entzogen, so dass das Oeffnungsventil in die geschlossene Lage zurückkehrt. Die Spule 215 der Schliessventilvorrichtung wird durch die Tätigkeit eines Schliessrelais erregt. Seinerseits wird das Schliessrelais entweder durch ein Wiederschliessrelais oder durch einen Handschliessteuerschalter erregt. Sobald der Schliessvorgang des Stromkreisunterbrechers vollendet ist und das Trennkontaktelement 39 die voll geschlossene Lage erreicht hat, wird dem Schliessrelais durch die Oeffnung eines Paares Hilfskontakte des Hilfsschalters 221 der Erregerstrom entzogen.

Der Hilfsschalter 221 ( Fig. 1 ) kann von üblicher mehrpoliger Konstruktion sein und je nach der Lage des beweglichen Trennkontaktelements 39 betätigt werden und zwar durch einen drehbaren verwundenen Vierkantstab 222, der im unteren Zylinderkopf 133 drehbar gelagert ist und sich in den Zylinder 103 hinein, praktisch auf dessen ganze Länge erstreckt. Das Kontaktelement 39 ist von rohrförmiger Bauart, und der Arbeitskolben 105 besitzt eine quadratische Oeffnung ( nicht dargestellt ), die zu dem rohrförmigen Kontaktelement ausgerichtet ist, damit der verwundene Vierkantstab 222 darin gleiten kann. Der Arbeitskolben 105 und das rohrförmige Kontaktelement 39 schieben sich über den verwundenen Vierkantstab 222 und drehen den Stab in der einen oder der anderen Richtung je nach der Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens. Eine Kurbel 223 ( Fig. 2 ), welche am unteren Ende des verwundenen Vierkantstabes befestigt wird, ist durch das Gestänge 225, 227, 229 und 231 ( Fig. 1 ) mit dem Befestigungshebel des Hilfsschalters 221 verbunden.

Der Kolben 101, welcher das Funkenkontaktelement 31 bewegt, hat einen verhältnismässig kurzen Hub und kann infolgedessen durch einen mechanischen Puffer sicher verzögert werden. Das Kontaktelement 39 dagegen wird durch den Arbeitskolben 105 betätigt, welcher einen langen Hub besitzt und infolgedessen sowie wegen der während seines Hubes erreichten hohen Geschwindigkeit vor dem Hubende beträchtlich verzögert werden muss, um an der Vorrichtung Schäden infolge Stosses oder Aufprall am Ende des Hubes zu vermeiden. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist das Betätigungsmittel für das bewegliche Kontaktelement 39 mit einem verbesserten Luftpuffer zur Verzögerung des Kontaktelements 39 und seines Arbeitskolbens 105 versehen, wenn diese Elemente sich dem Ende des Arbeitshubes nähern, und um diese beweglichen Elemente am äussersten Ende ihres Hubes ohne Stoss, plötzliches Anhalten oder Rückprall zur Ruhe zu bringen. Der Luftpuffer umfasst je ein den Enden des Kontaktbetätigungszylinders 103 zugeordnetes automatisches Drosselventil. Jedes dieser Ventile gestattet den freien Fluss von Arbeitsdruckluft in der Vorwärtsrichtung in das entsprechende Zylinderende, drosselt aber teilweise die rückströmende Luft, die aus dem entsprechenden Zylinderende ausgestossen wird, um dadurch den beweglichen Kolben infolge der Stossdämpferwirkung der durch den beweglichen Kolben zusammengedrückten Luft zu verzögern. Jedes dieser automatischen Ventile wirkt sich auch in der Weise, dass es für eine bestimmte kurze Zeitspanne nach seinem Oeffnen und, nachdem die Zufuhr vorströmender Betriebsluft abgesperrt worden ist, noch offen bleibt, so dass das Ventil dadurch entweder keinen oder einen geringeren Droseleffekt ausübt, falls ein rückwärtiger Schaltvorgang innerhalb eines bestimmten Zeitraums nach de Einleitung der vorhergehenden Schaltbewegung einsetzt.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, umfasst jede der automatischen Ventilvorrichtungen ein kolbenartiges becherförmiges Ventilelement 235 an dem Luftkanal, welcher zu dem entsprechenden Ende des Kontaktbetätigungszylinders 103 führt. Das Ventilelement 235 gleitet in einem Ventilzylinder 237, welcher in eine dafür vorgesehene Bohrung an dem entsprechenden Kopf des Kontaktbetätigungszylinders 103 neben dem Luftkanal, der zum Ende des Zylinders führt, eingeschraubt ist. Das Ventilelement 235 wird in die geschlossene Lage an seinen Ventilsitz in dem Luftkanal durch eine Schrauben-Druckfeder 239 gedrückt, welche zwischen dem automatischen Ventilelement 235 und dem geschlossenen Ende des Ventilzylinders 237 angeordnet ist. Eine kleine Anzapfbohrung 240 ist im Ventilzylinder 237 neben dem geschlossenen Ende desselben zu einem Zweck vorgesehen, der nachstehend noch beschrieben werden soll.

Eine der automatischen Ventilvorrichtungen ist im Zylinderkopf 137 für das obere Ende des Kontaktbetätigungszylinders 103 angeordnet, und das kolbenartige Ventilelement 235 dieser Ventilvorrichtung ist dem Luftkanal 153 zugeordnet, welcher mit dem oberen Ende des Arbeitszylinders 103 in Verbindung steht. Das Ventilelement 235 wird in die geschlossene Lage gegen einen Ventilsitz 241 in den Kanal 153 gedrückt, und dieser Ventilsatz hat eine oder mehrere Leckbohrungen, welche die Kanäle 153 und 155 miteinander verbinden zwecks Herbeiführung eines gewissen Grades der Drosselung für die Luft, welche durch den Kanal 153 und das vorher beschriebene Entlüftungsventil zur Aussenluft ausgestossen wird. Bei angemessener Drosselung, deren Grad durch die Grösse der Leckbohrung 243 bestimmt wird, kann man den Arbeitskolben 105 am äussersten Ende seines Hubes zur Ruhe bringen und zwar ohne plötzliches Abstoppen oder Rückprall und ohne die Entwicklung hoher Stosskräfte.

Die andere automatische Ventilvorrichtung ist von gleicher Konstruktion und im unteren Zylinderkopf 133 des Kontaktbetätigungskolbens angeordnet. Das automatische Ventilelement 235 ist für dieses Ende des Kontaktbetätigungszylinders dem Kanal 149 zugeordnet, der zu dem unteren Ende des Kontaktbetätigungszylinders 103 führt. Die Ventilfeder 239 drückt dieses Ventilelement in die geschlossene Lage gegen einen Sitz 241 im Kanal 149. Der Ventilsitz 241 ist ebenso wie bei der Ventilvorrichtung für das obere Ende des Kontaktbetätigungszylinders beschrieben wurde mit einer oder mehreren Leckbohrungen 243 versehen.

Wenn Druckluft veranlasst wird, durch das Rohr 173 zu strömen, um das Trennkontaktelement 39 in die offene Lage zu bewegen, trifft die Luft auf den automatischen Ventilkolben 235 und veranlasst damit dessen Zurückgehen im Ventilzylinder 237 gegen die Wirkung der Feder 239, wobei die Luft aus dem Ventilzylinder 237 durch die Anzapfbohrung 240 entweicht. So lässt also das Ventil die Betriebsluft frei durch die Kanäle 153 und 155 in das obere Ende des Kontaktbetätigungszylinders 103 einströmen, um den Arbeitskolben 105 und das Trennkontaktelement 39 abwärts in die offene Lage zu bewegen. Falls kein weiterer Arbeitsvorgang innerhalb eines bestimmten kurzen Zeitraums stattfindet, wird das Kolbenventil 235 durch die Druckfeder 239 in die geschlossene Lage zurückgeführt, nachdem der Zustrom an Oeffnungsluft durch das Schliessen der Oeffnungsventilvorrichtung 163 abgesperrt worden ist. Diese Oeffnungsventilvorrichtung 163 hat eine ( hier nicht gezeigte ) Leckbohrung, welche es der Luft in den Rohren 175 und 117 gestattet zu entweichen. Die kurze bestimmte Zeitspanne, die für das Ventilelement 235 erforderlich ist, um in die geschlossene Lage zurück- zukehren und indessen durch die Grösse der Anzapfbohrung 240 bestimmt. Dieser Zeitverzug ist sehr wichtig, wenn der Schalter unmittelbar nach dem Oeffnungsvorgang geschlossen werden soll. In diesem Falle befindet sich nämlich noch hochgespannte Luft in dem Teil des Arbeitszylinders 103 über dem Arbeitskolben 105, und der Grad der Dämpfung bezw. Verzögerung würde dann vielmals höher sein als bei einem normalen Schliessvorgang, wenn das Ventilelement 235 sofort in die geschlossene Lage zurückgeführt worden wäre. Da das Ventilelement 235 eine bestimmte Zeitspanne braucht, um in die geschlossenen Lage zurückzukehren, wird es daher auf die Luft, welche nun durch den Kanal 153 ausgestossen wird, eine geringere Drosselwirkung ausüben, dann nämlich, wenn ein Wiederschliessvorgang innerhalb des bestimmten Zeitraums nach einen Oeffnungsvorgang erfolgt. Damit wird erreicht, dass der Grad der Stossdämpfung bei schnellen Wiederschliessvorgängen praktisch der gleiche bleibt wie im Falle normaler Schliessvorgänge.

Während der Bewegung des Kontaktbetätigungskolbens 105 in die offene Lage dient das dem unteren Ende des Kontaktbetätigungszylinders 103 zugeordnete Drosselventil dazu, die aus dem unteren Ende des Kontaktbetätigungszylinders unterhalb des Arbeitskolbens auszustossende Luft teilweise zu drosseln. Die Oeffnungsbewegung des Kontaktbetätigungskolbens wird damit verzögert, wenn sich der Kolben der offenen, d.h. also seiner unteren Endlage nähert.

Wenn Druckluft veranlasst wird, durch das Rohr 193 zu strömen, um das Kontaktelement 39 in die geschlossene Lage zu bringen, trifft die Betriebsluft auf das Kolbenventil 235, welches am unteren Ende des Arbeitszylinders zugeordnet ist und veranlasst es zum Zurückweichen in dem Ventilzylinder gegen die Kraft der Feder 239. Da- mit wird also dieses Ventilelement geöffnet und lässt die Betriebsluft frei durch die Kanäle 149 und 151 in das untere Ende des Kontaktbetätigungszylinders strömen, um den Arbeitskolben 105 an das obere Ende des Arbeitszylinders zu bewegen und den Schalter zu schliessen. Das obere Ventil 235 für das obere Ende des Zylinders drosselt die aus dem oberen Ende des Zylinders entweichende Luft, um die Bewegung des Kolbens zu verzögern, wenn dieser sich seiner oberen Endlage nähert. Falls innerhalb einer bestimmten kurzen Zeitspanne kein weiterer Arbeitsgang stattfindet, wird das Ventilelement 235 in die geschlossene Lage zurückgebracht, nachdem der Zustrom an Betriebsluft durch die Schliessventilvorrichtung 165 abgesperrt worden ist. Wenn indessen ein Schalteröffnungsvorgang unmittelbar nach bezw. innerhalb einer bestimmten kurzen Zeitspanne nach dem Schalterschliessvorgang einsetzt, dann befindet sich das Kolbenventil 235 noch in seiner geöffneten Lage und drosselt daher die unterhalb des Kontaktbetätigungskolbens 105 entweichende Luft weniger als es bei einem normalen Oeffnungsvorgang der Fall sein würde, wenn sich das Ventil in der geschlossenen Lage befindet.

Es darf wohl angenommen werden, dass die Einzelheiten der Wirkungsweise des Stromkreisunterbrechers aus der vorhergehenden Beschreibung klar hervorgehen. Kurz zusammengefasst ist die Wirkungsweise des Stromkreisunterbrechers die folgende: Angenommen der Überstromausschalter sei, wie dargestellt, in der offenen Lage, dann wird ein Schliessvorgang dadurch ausgelöst, dass die Spule 215 der Schliessventilvorrichtung 165 erregt wird. Die Oeffnung dieses Ventil 165 verursacht den Zustrom von Druckluft aus dem Behälter in das untere Ende des Funkenkontaktarbeitszylinders 99, wodurch das Funkenkontaktelement aufwärts in die geschlossene Lage bewegt wird. Der Zustrom von Druckluft zum unteren Ende des Funkenkontaktarbeitszylinders 99 bewirkt die sofortige Oeffnung des Entlüftungsventils 197, wodurch für die oberen Enden jedes der Zylinder 99 und 103 die Entlüftung der Aussenluft hergestellt wird. Nachdem der Funkenkontaktarbeitskolben 101 um einen bestimmten Abstand abwärts bewegt worden ist, gibt er den Kanal 183 frei, so dass nun Druckluft durch das Rohr 103 strömt. Zu der Zeit wo das Funkenkontaktelement 31 die geschlossene Lage erreicht, beginnt die Druckluft der Unterseite des Arbeitskolbens 105 zu wirken, um das Trennkontaktelement 39 in die geschlossene Lage zu bringen und vollendet schliesslich auch die Bewegung des Kontaktelements 31 in die geschlossene Lage. Das automatische Ventilelement 235, welches dem oberen Ende des Arbeitszylinders 103 zugeordnet ist, befindet sich in geschlossener Lage und drosselt in dieser Lage teilweise die aus dem oberen Ende des Zylinders 103 durch den Kanal 153 und durch das Entlüftungsventil 197 entweichende Luft, wodurch die Bewegung des Kolbens 105 verzögert wird, wenn dieser sich der geschlossenen Lage nähert.

Eine Oeffnungsbewegung des Überstromschalters erfolgt bei Erregung der Spule 211 der Oeffnungsventilvorrichtung 163. Bei Öffnen des Ventils 163 strömt Druckluft aus dem Behälter 67 in das obere Ende des Funkenkontaktbetätigungszylinders 99, um das Funkenkontaktelement 31 in die offene Lage zu bringen. Der Zustrom von Druckluft zum oberen Ende des Arbeitszylinders 99 verursacht die sofortige Oeffnung des Entlüftungsventils 187, wodurch die unteren Enden der beiden Zylinder 99 und 103 durch den Auslasschlitz 195 mit der Aussenluft verbunden werden. Nachdem sich der Arbeitskolben 101 um einen bestimmten Abstand abwärts bewegt hat, gibt er den Kanal 171 frei, so dass man Druckluft durch das Rohr 175 zu dem oberen Ende des Trennkontaktbetätigungszylinders 103 strömt. Dieser Strom von Druckluft bewirkt die Oeffnungsbewegung des Trennkontaktelements 39 und treibt den Kolben 105 nach abwärts zum unteren Ende des Zylinders. Das automatische Drosselventil 235 für das untere Ende des Arbeitszylinders 103 befindet sich in geschlossener Lage und drosselt in dieser Lage teilweise die Luft, welche aus dem unteren Ende des Trennkontaktbetätigungszylinders 103 entweicht, wodurch die Bewegung des Kolbens 105 verzögert wird, wenn dieser sich seiner unteren Endlage nähert.

Wie bereits vorher erwähnt wurde, wird jedes der automatischen Ventile 235 durch die vorwärts strömende Betriebsluft geöffnet und bleibt für eine bestimmte kurze Zeitspanne nach Absperren des Zuflusses der vorwärts strömenden Betriebsluft offen. Infolge dieses Zeitverzuges bei der Rückkehr der Ventilelemente in die geschlossene Lage üben diese Ventile eine geringere Drosselwirkung aus, wenn ein rückgängiger Schaltvorgang unmittelbar, d.h. innerhalb einer bestimmten kurzen Zeitspanne nach dem vorhergehenden Arbeitsgang einsetzt. Daher ist das Ausmaß der Stossdämpfung bei schneller Umkehrbewegung praktisch das gleiche wie bei normalen Arbeitsgängen.

Claims (2)

1) Stromkreisunterbrecher mit einem beweglichen Kontaktelement und Betriebsmitteln für die Betätigung des erwähnten Kontaktelements, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem mit dem erwähnten Kontaktelement verbundenen fluddruckbetätigten Kolben in dem erwähnten Zylinder, Mitteln zur Zufuhr eines Fluidums unter Druck zu dem erwähnten Zylinder, um das erwähnten Kontaktelement zu betätigen, sowie Mitteln zum automatischen Ablass des Fluidums

vor dem sich bewegenden Kolben, gekennzeichnet durch eine Ventilvorrichtung zur normalen Drosselung des aus dem Arbeitszylinder abströmenden Fluidums in bestimmten Ausmaße, wobei die erwähnte Ventilvorrichtung in die offene Lage bewegt wird, sobald Fluidum unter Druck zu dem erwähnten Zylinder hinzutritt, und sie für eine bestimmte Zeitspanne, nachdem der Zustrom des Fluidums unter Druck zu dem erwähnten Zylinder abgesperrt worden ist, offen gehalten wird.

2) Stromkreisunterbrecher gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung aus einem kolbenartigen, einem Fludkanal zugeordneten Drosselventilelement, welches in der geschlossenen Lage den Abstrom von Fluidum aus dem Arbeitszylinder durch den erwähnten Kanal in bestimmten Ausmaße drosselt, einem Ventilzylinder, in welchem sich das erwähnte Ventilelement bewegt und einer Feder in dem erwähnten Ventilzylinder, welche das erwähnte Ventilelement in die geschlossene Lage drückt, besteht, wobei das erwähnte Ventilelement innerhalb des erwähnten Zylinders durch das zu dem erwähnten Arbeitszylinder vorwärts strömende Fluidum in die offene Lage gebracht wird und der erwähnte Ventilzylinder ein geschlossenes Ende hat, das mit einer Leckbohrung zur

Aussenluft versehen ist, um die Rückkehr des erwähnten Ventilelements in die geschlossene Lage um eine bestimmte Zeitspanne, nachdem die Zufuhr an Fluidum zu dem erwähnten Zylinder abgesperrt worden ist, zu verzögern.