EP0251147A2 - Method and device for the propulsion of a linear movable building element, in particular the movable contact of a high voltage electrical power circuit breaker - Google Patents

Method and device for the propulsion of a linear movable building element, in particular the movable contact of a high voltage electrical power circuit breaker Download PDF

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EP0251147A2
EP0251147A2 EP87109001A EP87109001A EP0251147A2 EP 0251147 A2 EP0251147 A2 EP 0251147A2 EP 87109001 A EP87109001 A EP 87109001A EP 87109001 A EP87109001 A EP 87109001A EP 0251147 A2 EP0251147 A2 EP 0251147A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
fuel
combustion chamber
spark plug
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP87109001A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0251147A3 (en
Inventor
Karl Dipl.-Ing. Liemert
Franz Josef Dr. Rohr
Juno Hug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASEA BROWN BOVERI AKTIENGESELLSCHAFT
Original Assignee
Asea Brown Boveri AG Germany
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Brown Boveri AG Germany, BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical Asea Brown Boveri AG Germany
Publication of EP0251147A2 publication Critical patent/EP0251147A2/en
Publication of EP0251147A3 publication Critical patent/EP0251147A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current

Definitions

  • the invention relates to a method and a device according to the preamble of claim 1 and claim 5.
  • Electrical high-voltage circuit breakers are used to connect or disconnect a high-voltage network, especially in the event of a short circuit. For this purpose, it is necessary to blow an inert gas, preferably sulfur hexafluoride, against the arc drawn between them after the switching contacts have been separated, in order to deionize the gas ionized by the arc, in particular at zero crossing, and thus to extinguish the arc.
  • an inert gas preferably sulfur hexafluoride
  • blow piston switches have recently been used, in which the movable switching contact piece is connected to a compression cylinder which, when switched off, is pulled over a fixed piston, thereby creating the space between the cylinder and the Piston is reduced in size and thus the gas contained therein is compressed, whereby a sufficient pressure to generate a sufficient quenching gas flow to the arc is generated.
  • Hydraulic, mechanical or pneumatic drives are used to drive the movable switch contact piece and the associated blow piston or blow cylinder.
  • the piston of a piston-cylinder arrangement is set in motion by means of a hydraulic fluid or by means of compressed air, which piston is connected to the blowing piston or blowing cylinder and to the switching element.
  • mechanical drives the energy stored in a spring is used.
  • the pressure fluid which can be hydraulic oil or compressed air
  • an energy store which generally has the shape of a cylinder, in which a piston is arranged so that it can be moved back and forth.
  • the pressure fluid is on one side of the piston and a gas or mechanical spring on the other side.
  • Gas springs in which the compressibility of the gas is used to store the drive energy, have the problem that the gas cannot flow out of the gas spring chamber. Over time, the gas springs in an energy store lose their effect, with the result that the pressure fluid provided by the store no longer has sufficient pressure, or that the required amount of pressure fluid can no longer be drawn off.
  • High-voltage circuit breakers must be able to switch a certain switching sequence to switch off a short circuit.
  • the drive for such a high-voltage circuit breaker must be designed so that it internationally recognized rules and regulations are sufficient.
  • the energy storage of the drive is to be designed so that the required amount of pressure fluid for several on / off circuits or one off / on / off circuit of the circuit breaker is released practically immediately can, without charging the energy store by means of generally external electrical energy, since the time period between the individual switching operations must be considerably shorter than the minimum time period required for charging the energy store.
  • the energy store, which provides the pressure fluid must contain such an amount of pressure fluid that even the last switch-off can be accomplished safely.
  • the memory With the O-CO switching sequence, the memory must accordingly be made smaller and, of course, with the 4 ⁇ CO switching sequence, the memory must be built very large. Leakage losses in the gas spring (gas accumulator) and their spring characteristics must be taken into account. The same naturally also applies to a mechanical spring instead of the gas accumulator.
  • hydraulic accumulators With hydraulic accumulators, a permanent pressure of approx. 300 bar is used, so that special attention must be paid to the sealing of all hydraulic components. In addition, fluid pumps for refilling the reservoir, valves, and other hydraulic components are required, which is why such a hydraulic drive is relatively expensive.
  • a chemical drive in which oxyhydrogen gas is used has become known from DE-PS 1 287 677.
  • water is broken down into hydrogen and oxygen (oxyhydrogen gas), which gas mixture is fed to the piston-cylinder arrangement.
  • oxyhydrogen gas oxygen
  • spark plugs on both sides of the piston With spark plugs on both sides of the piston, the detonating gas is ignited according to the desired switching stroke.
  • the main disadvantage here is that the reactants are supplied too slowly when the switching cycles are carried out.
  • the object of the invention is to create a method and a device for carrying out the method of the type mentioned at the beginning, with which switching cycles according to specified standards, in particular according to the US standard, with four switch-offs and a 15 second pause in between without great effort can be realized.
  • the chemical drive according to the invention is simple and reliable. A certain amount of oxygen required for the number of switching operations per cycle is already filled into the combustion chamber before the switching command, so that only the fuel has to be introduced or injected after the command has been issued, which is particularly advantageous. Gasoline is particularly suitable as a fuel, which is available worldwide and can be stored for long periods without any problems. Since the injection pump, which injects the sufficient amount of fuel into the combustion chamber with one pump stroke, can wear out when using gasoline, an amount of 1% of a polyalcohol, preferably polyglycol, is expediently admixed. This addition practically does not change the reaction behavior of the gasoline, but has the advantage of sufficient lubrication for the piston of the injection pump.
  • ethanol is also suitable and the oxidizing agent is pure oxygen.
  • reaction products burned in the first circuit do not interfere with the next circuits and can accordingly remain in the reaction space, especially in the case of the O-CO switching sequence.
  • a so-called high-energy ignition device is expediently used to ignite the reaction mixture, in which approximately ten times the energy released in a normal transistor ignition device used in motor vehicle construction is converted.
  • the surface of the combustion chamber is of particular importance. It has to be corrosion-resistant since a certain amount of water is generated.
  • the piston or the piston-cylinder arrangement can expediently consist of stainless steel made of steel with a suitable corrosion-resistant metallic or ceramic protective layer.
  • the mixture formation in the combustion chamber is of particular importance. It influences the ignition and the course of the reaction in both liquid and gaseous fuels.
  • eddies can be generated to form a sufficient mixture and the ignition can be optimized accordingly.
  • a bundled or a conical jet can be generated by injection using a throttle pin nozzle or a triple jet using a three-hole nozzle. The latter has proven to be the cheapest solution to date.
  • the combustible mixture or the fuel should be brought as close as possible to the spark plug.
  • the fuel is expediently sprayed tangentially past the spark plug. Direct spraying of the fuel on the spark plug could lead to ignition failure because the sparking is hindered.
  • the injection time of the fuel is up to three milliseconds: the injection pump used is a pump that pumps out a defined amount of fuel with a pump surge and injects it into the combustion chamber. In any case, choose the injection time so that ignition delays are as small as possible and the requirements regarding the switch's off-time are met.
  • inert gases such as nitrogen (N2)
  • N2 nitrogen
  • the ignition time and in particular the reaction rate are influenced by the inert gas.
  • the pre-pressure level is increased by the inert gas, so that the maximum pressure becomes greater due to the increased amount of gas.
  • the increased pressure also increases the kinetic energy of the piston.
  • the piston speed can be increased by admixing the N2 gas, which has been confirmed in tests. Because of the thermal energy stored in the inert gas, the pressure drop after the reaction is slower, which is why the switching pin movement is favorably influenced.
  • nitrogen you can of course also fill in a sufficiently large amount of oxygen; the effect of this excess amount of oxygen is the same as that of inert gas.
  • the oxygen is provided, for example, by means of an oxygen cylinder or electrochemically, for example by means of water electrolysis or by means of air separation using suitable methods which are not explained in more detail here.
  • the latter would have the advantage that the supply of oxygen would be more independent, which is particularly advantageous when switches are set up remotely.
  • the advantage of the drive device according to the invention consists essentially in that a sufficient number of switching operations of a switching cycle can be carried out by a single filling of the combustion chamber with a sufficient amount of oxygen for the required number of ignitions and corresponding injection of fuel, without the disadvantages of mechanical - hydraulic accumulators and drives are still available.
  • FIG. 1 shows the basic circuit diagram of a chemical drive for high-voltage circuit breakers. The latter is also shown schematically and bears the reference number 10.
  • the movable switching pin of the high-voltage circuit breaker 10 is driven by a piston-cylinder arrangement 11, which comprises a cylinder 12 and a piston 13 reciprocating within the cylinder, the piston rod 14 of which Switch pin of the high-voltage circuit breaker 10 is coupled.
  • the piston 13 divides the interior of the cylinder 12 into a space 15 above the piston and in a space 16 below the piston, the designation of these two spaces 15 and 16 being chosen purely arbitrarily. Due to the connection of the piston rod 14 to the piston 13, the pressure area on the piston in the space 16 below the piston is smaller than that in the space 15; this is generally a common design and is also necessary.
  • a first combustion chamber 17 is assigned to the space 15 and is connected to the space 15 via a check valve 18.
  • a spark plug 19 engages in the combustion chamber 17 and is actuated or ignited by means of an ignition circuit 20.
  • the combustion chamber 17 is connected to an oxygen tank 22 via a controllable valve 21;
  • This injection pump 25 has a piston 26, with which it sucks in liquid fuel 27 from a fuel tank 28 and delivers it to the combustion chamber 17 with one stroke.
  • the piston 26 of the injection pump 25 is connected to a piston-cylinder arrangement 29, which is also connected to the oxygen tank 22 via a line 30 and an electromagnetic valve 31 located in this line 30.
  • the oxygen tank 22 is connected to a further line 32 and a controllable solenoid valve 33 located therein with a second piston-cylinder arrangement 34 which actuates a piston 35 of a second injection pump 36, the second injection pump 36 draws fuel from the fuel tank 27 via a line 37 and Injects a line 38 corresponding to line 23 and a check valve 39 into a second combustion chamber 40, in which a spark plug 41 controlled by the ignition circuit 20 is also arranged.
  • the second combustion chamber 40 is connected to the oxygen tank 22 via a controllable valve 42.
  • a line 43 runs from the combustion chamber 40 to the piston-cylinder arrangement 11; the line 43 opens into the space 16 below the piston, with the interposition of a check valve 44.
  • the switch 10 is now in the off position. If the switch is to be switched on, the piston must be actuated in the direction of arrow P a . This is done by injecting a sufficient amount of oxygen into the combustion chamber 17 and a sufficient amount of fuel via the injection pump 25. The fuel-air or oxygen mixture is ignited by means of the spark plug 19 and fed to the space 15 to the left of the piston 13 via the check valve 18; due to the resulting pressure within the piston-cylinder arrangement, the piston is driven in the direction of arrow P a , so that the switch 10 is turned on.
  • FIG. 2 A simplification of the configuration can be seen in FIG. 2.
  • the two combustion chambers 17 and 40 of the arrangement according to FIG. 1 have been combined into a single combustion chamber, with the result that only one fuel injection pump is required. So that the similarity between the arrangements according to FIGS. 1 and 2 is documented, the similar components or parts of the two figures retain the same reference number, if necessary. with indius.
  • rooms 15 and 16 are assigned a combustion chamber 17a, which is connected to rooms 15 and 16 via valves 18a and 18b.
  • a spark plug 19 is installed in the combustion chamber 17 and is actuated or ignited by means of the ignition circuit 20.
  • the combustion chamber 17a is connected to the oxygen tank 22 via a controllable valve 21a and a reducing valve 32a.
  • the line 23, which contains the injection nozzle 24 and which is connected to the injection pump 25, also opens into the combustion chamber 17a.
  • a buffer tank 33a is located between the oxygen tank and the pump 29. To actuate the switch, a sufficient amount of oxygen for several ignitions is filled into the combustion chamber 17a and a sufficient amount of fuel is injected via the injection pump 25.
  • the fuel / air or oxygen mixture is ignited by means of the spark plug 19 and supplied to the space 15 above the piston via the valve 18a.
  • the valves 18a and 18b are controlled depending on the piston rod stroke. At the first moment of ignition, valve 18a is open and valve 18b is closed. Due to the resulting pressure within the piston-cylinder arrangement, the piston is driven in the direction of arrow PA. Halfway of the piston, valve 18a closes and valve 18b opens. If the switch is to be operated in the opposite direction, further fuel is injected into the combustion chamber 17a by means of the injection pump 29. With the residual oxygen still in the combustion chamber 17a, a combustible mixture is formed, which is ignited by means of the spark plug 19 actuated by the control device 20 or ignition circuit 20.
  • valve 18b Via the valve 18b, which is now open, the reaction gas generated in the combustion chamber 17a, which has a sufficiently high pressure and a sufficient temperature, enters the space 16, what the piston is actuated. Halfway the piston, valve 18b now closes and valve 18a is open. For a second switching operation, the switch-off process already described is repeated, the amount of fuel injected reacting with the remaining oxygen in the combustion chamber 17a. After an off-on-off (O-CO) switching cycle, spaces 16 and 17a are emptied via valve 34.
  • O-CO off-on-off
  • enough oxygen is introduced into the combustion chamber 17a that the oxygen is sufficient to burn several portions of fuel or to carry out several switching operations.
  • a piston-cylinder arrangement 50 according to FIG. 3 is proposed, in which a piston 51 can be moved back and forth, which is connected with a piston rod 52 to the movable switching pin of the high-voltage circuit breaker 10.
  • the piston 51 divides the cylinder interior into a space 53 above the piston and a space 54 below the piston; “Above” and “below” are adapted to the relationships in the description of the embodiments according to FIGS. 1 and 2 and are not intended to say anything about the position of rooms 53 and 54 in relation to “ground” (NN).
  • stops 55 and 56 are respectively present in the cylinder 57 in its switched-off position and in its switched-on position.
  • the line 61 corresponds to the line from the fuel tank 28 to the injection pump 25.
  • a spark plug 64 is installed, the inner end 65 of which is designed to generate the ignition spark, the spark plug 64 having to be inserted pressure-tightly in the cylinder side wall.
  • the spark plug 65 is ignited by means of an electronic control 66.
  • a further nozzle 67 corresponding to the nozzle 59 opens into the space 54 above the piston 51 and is connected to an injection pump 68 corresponding to the injection pump 60; the injection nozzle 67 is located in the side wall 63 of the cylinder 57.
  • a second spark plug 69 is provided, at the inner end 70 of which the ignition spark is generated and which is ignited by means of an ignition circuit 71.
  • the two injection pumps 60 are designed such that a single pump surge injects the amount of fuel sufficient for a circuit into the two spaces 53 and 54.
  • the spark plugs 64 and 69 are so-called high-energy spark plugs that deliver at least 1 mJ of ignition energy in the spark to ensure adequate ignition in this way.
  • a three-hole nozzle 59 and 67 is used as the injection nozzle, which generates three fuel jets 72, 73 and 74, one of which, here the fuel jet 72, directly at the front end 65 of the spark plug, at which the ignition spark is formed is splashed past.
  • the outer cone envelope surface must be sprayed as close as possible past the ignition point of the spark plug.
  • the fuel must not hit the ignition point itself as this inhibits ignition.
  • the nozzle 67 is also designed so that it generates three jets 75, 76 and 77, of which, in the embodiment according to FIG. 3, the middle beam 76 is guided past in the immediate vicinity of the front end of the spark plug, that is to say the ignition point.
  • a direct impact of the beam 76 on the front, ignition-generating end 70 of the spark plug 69 would at least hinder the ignition because the spark plug would get wet due to the fuel.
  • the amount of fuel, preferably gasoline, which must be injected into the spaces 54 and 53 depends on the switching capacity of the switch 10 and in particular on its movable masses. With a mechanical drive energy of 1 kW / circuit, less than 1 cubic centimeter of gasoline and the equivalent amount of oxygen are required. In view of the fact that as many switch-offs and switch-ons as possible have to be carried out, the amount of oxygen introduced must also be adapted to this. For the O-CO switching sequence customary in the Federal Republic, sufficient oxygen must be filled into space 53 below the piston - the same applies, of course, to the configuration according to FIG. 1 - for at least two switching operations and thus two combustion processes of gasoline. With an injection of 1 cubic centimeter of gasoline into a reaction space of 0.3 liters, an oxygen filling with a pressure of 20 bar would be sufficient for three switch-offs and three switch-ons.
  • reaction products can remain in the gasoline-oxygen mixture after ignition without interfering with the subsequent ignition or switching.
  • the two valves 31 and 33 must be able to pass oxygen quantities of up to 0.5 liters at a pressure of 20 bar in the millisecond range, so that sufficient force is available to push the piston 26 of the injection pump 25 (or 60 and 68 of Figure 3) to move and injection quantities of 1 cm3 in a time of about 3 msc. to enable.
  • the injection pump can also be driven in another way. It is e.g. possible to upstream the drive cylinder 29 a small combustion chamber which is filled with oxygen and into which the necessary small amount of fuel is injected via electromagnetic operated injection valves from the motor vehicle industry and in the mixture of which is ignited by a transistor ignition system with a spark plug in this combustion chamber. The resulting pressure then drives the piston of the injection pump 26.
  • inlet lines 78 and 79 are connected in the cylinders 57 in the lower or upper region of the piston position, via which on the one hand the oxygen is supplied and on the other hand the combustion gases formed can be removed after the switching sequence achieved.
  • a corresponding line arrangement is not shown here, but is only indicated by a cross line 78 or 79.
  • Figure 4 shows schematically the pressure / displacement time diagram.
  • Curve b shows the pressure curve during the reaction.
  • the pressure rises rapidly to the value p max and slowly decreases in accordance with the increase in volume when the piston moves.
  • the piston After reaching a value p s , which is below the maximum value p max , the piston begins to move in accordance with the curve s and reaches the end position S e , which corresponds to the switch-on or switch-off position of the movable switching pin.

Abstract

Zum Antrieb eines linear bewegbaren Bauelementes, insbesondere des beweglichen Schaltstiftes eines elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalters wird zwecks Erzeugung des Druckfluids für jeden Bewegungshub ein bestimmtes, dafür ausreichendes Volumen Brennstoff in einen Brennraum eingeführt, in den vor Beginn der Bewegung ein zum Verbrennen des Brennstoffes ausreichendes Volumen Sauerstoff eingefüllt wurde. Als Brennstoff wird vorzugsweise Benzin verwendet. Besonders ist dieses Verfahren zur Betätigung eines Hochspannungs-Leistungsschalters anzuwenden, in dem die Brenngase eine Kolben-Zylinderanordnung betätigen, deren Kolben (13) über eine Kolbenstange (14) mit dem beweglichen Schaltstift (10) verbunden ist.To drive a linearly movable component, in particular the movable switching pin of an electrical high-voltage circuit breaker, a certain volume of fuel, which is sufficient for this purpose, is introduced into a combustion chamber in order to generate the pressure fluid, into which a volume of oxygen sufficient to burn the fuel before the movement begins was filled. Gasoline is preferably used as fuel. This method is particularly suitable for actuating a high-voltage circuit breaker in which the fuel gases actuate a piston-cylinder arrangement, the piston (13) of which is connected to the movable switching pin (10) via a piston rod (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­tung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 5.The invention relates to a method and a device according to the preamble of claim 1 and claim 5.

Elektrische Hochspannungsleistungsschalter dienen Zu- bzw. Ausschalten eines Hochspannungsnetzes, insbesondere im Falle eines Kurzschlusses. Hierzu ist es erforder­lich, ein inertes Gas, bevorzugt Schwefelhexaflourid, nach Trennung der Schaltkontakte gegen den dazwischen gezogenen Lichtbogen zu blasen, um auf diese Weise ins­besondere im Nulldurchgang das durch den Lichtbogen io­nisierte Gas zu deionisieren und damit den Lichtbogen zu löschen. Neuerdings werden sogenannte Blaskolbenschalter benutzt, bei denen das bewegliche Schaltkontaktstück mit einem Kompressionszylinder verbunden ist, welcher beim Ausschalten über einen feststehenden Kolben gezogen wird, wodurch der Raum zwischen dem Zylinder und dem Kolben verkleinert und damit das darin befindliche Gas komprimiert wird, wodurch ein zur Erzeugung einer aus­reichenden Löschgasströmung zum Lichtbogen hin ausrei­chender Druck erzeugt wird.Electrical high-voltage circuit breakers are used to connect or disconnect a high-voltage network, especially in the event of a short circuit. For this purpose, it is necessary to blow an inert gas, preferably sulfur hexafluoride, against the arc drawn between them after the switching contacts have been separated, in order to deionize the gas ionized by the arc, in particular at zero crossing, and thus to extinguish the arc. So-called blow piston switches have recently been used, in which the movable switching contact piece is connected to a compression cylinder which, when switched off, is pulled over a fixed piston, thereby creating the space between the cylinder and the Piston is reduced in size and thus the gas contained therein is compressed, whereby a sufficient pressure to generate a sufficient quenching gas flow to the arc is generated.

Zum Antrieb des beweglichen Schaltkontaktstückes und des damit verbundenen Blaskolbens bzw. Blaszylinders werden hydraulische, mechanische oder pneumatische Antriebe verwendet. Bei hydraulischen oder pneumatischen Antrie­ben wird mittels eines Hydraulikfluids bzw. mittels Druckluft der Kolben einer Kolben-Zylinderanordung in Bewegung versetzt, welcher Kolben mit dem Blaskolben bzw. Blaszylinder und mit dem Schaltstück verbunden ist. Bei mechanischen Antrieben wird die in einer Feder ge­speicherte Energie ausgenutzt.Hydraulic, mechanical or pneumatic drives are used to drive the movable switch contact piece and the associated blow piston or blow cylinder. In the case of hydraulic or pneumatic drives, the piston of a piston-cylinder arrangement is set in motion by means of a hydraulic fluid or by means of compressed air, which piston is connected to the blowing piston or blowing cylinder and to the switching element. In mechanical drives, the energy stored in a spring is used.

Das Druckfluid, das Hydrauliköl oder Druckluft sein kann, wird von einem Energiespeicher bereitgestellt, der im allgemeinen die Form eines Zylinders aufweist, in dem ein Kolben hin- und herbewegbar angeordnet ist. Auf der einen Seite des Kolbens befindet sich das Druckfluid und auf der anderen Seite eine Gas- oder mechanische Feder. Gasfedern, bei denen die Kompressibilität des Gases zur Speicherung der Antriebsenergie ausgenutzt wird, haben das Problem, daß ein Ausströmen des Gases aus dem Gasfe­derraum nicht zu vermeiden ist. Mit der Zeit verlieren die Gasfedern in einem Energiespeicher ihre Wirkung, was zur Folge hat, daß das von dem Speicher bereitgestellte Druckfluid keinen ausreichenden Druck mehr aufweist, bzw. daß nicht mehr die notwendige Menge an Druckfluid abgezapft werden kann.The pressure fluid, which can be hydraulic oil or compressed air, is provided by an energy store, which generally has the shape of a cylinder, in which a piston is arranged so that it can be moved back and forth. The pressure fluid is on one side of the piston and a gas or mechanical spring on the other side. Gas springs, in which the compressibility of the gas is used to store the drive energy, have the problem that the gas cannot flow out of the gas spring chamber. Over time, the gas springs in an energy store lose their effect, with the result that the pressure fluid provided by the store no longer has sufficient pressure, or that the required amount of pressure fluid can no longer be drawn off.

Hochspannungs-Leistungsschalter müssen zum Abschalten eines Kurzschlusses eine bestimmte Schaltfolge schalten können. Der Antrieb für einen solchen Hochspannungs-­Leistungsschalter muß so ausgelegt werden, daß er den international anerkannten Vorschriften und Regelwerken genügt. Bei der Dimensionierung der bekannten hydrau­lischen, pneumatischen bzw. mechanischen Antriebssysteme ist insbesondere der Energiespeicher des Antriebs so auszulegen, daß die benötigte Menge an Druckfluid für mehrere Ein/Aus-Schaltungen bzw. eine Aus/Ein/Aus-Schal­tung des Leistungsschalters praktisch unmittelbar frei­gesetzt werden kann, ohne daß eine Aufladung des Ener­giespeichers mittels im allgemeinen elektrischer Fremd­energie erforderlich ist, da die Zeitspanne zwischen den einzelnen Schalthandlungen erheblich kleiner sein muß als die für die Aufladung des Energiespeichers erforder­liche Mindestzeitspanne. Der Energiespeicher, der das Druckfluid bereitstellt, muß eine solche Menge an Druck­fluid enthalten, daß auch die letzte Ausschaltung sicher bewerkstelligt werden kann. Bei der Schaltfolge O-CO ist der Speicher demgemäß kleiner auszubilden und bei der Schaltfolge 4×CO ist der Speicher natürlich sehr groß zu bauen. Leckageverluste in der Gasfeder (Gasspeicher) sowie deren Federcharakteristik sind zu beachten. Das gleiche gilt natürlich auch bei einer mechanischen Feder anstelle des Gasspeichers.High-voltage circuit breakers must be able to switch a certain switching sequence to switch off a short circuit. The drive for such a high-voltage circuit breaker must be designed so that it internationally recognized rules and regulations are sufficient. When dimensioning the known hydraulic, pneumatic or mechanical drive systems, in particular the energy storage of the drive is to be designed so that the required amount of pressure fluid for several on / off circuits or one off / on / off circuit of the circuit breaker is released practically immediately can, without charging the energy store by means of generally external electrical energy, since the time period between the individual switching operations must be considerably shorter than the minimum time period required for charging the energy store. The energy store, which provides the pressure fluid, must contain such an amount of pressure fluid that even the last switch-off can be accomplished safely. With the O-CO switching sequence, the memory must accordingly be made smaller and, of course, with the 4 × CO switching sequence, the memory must be built very large. Leakage losses in the gas spring (gas accumulator) and their spring characteristics must be taken into account. The same naturally also applies to a mechanical spring instead of the gas accumulator.

Bei Hydraulikspeichern wird mit einem Dauerdruck von ca. 300bar gearbeitet, so daß der Abdichtung aller Hydrau­likkomponenten besondere Aufmerksamkeit zu widmen ist. Zusätzlich sind Fluidpumpen zum Wiederauffüllen des Speichers, Ventile, und weitere hydraulische Komponenten erforderlich, weswegen ein solcher hydraulischer Antrieb relativ teuer ist.With hydraulic accumulators, a permanent pressure of approx. 300 bar is used, so that special attention must be paid to the sealing of all hydraulic components. In addition, fluid pumps for refilling the reservoir, valves, and other hydraulic components are required, which is why such a hydraulic drive is relatively expensive.

Eine gewisse Vereinfachung bieten sogennannte chemische Antriebe. Dabei geht man von der Überlegung aus, daß alle die obengenannten Probleme vermieden werden können, wenn der Druck, der den Antriebskolben und damit das bewegliche Schaltstück betätigen soll, nur dann erzeugt und bereitgestellt wird, wenn er benötigt wird. Bei che­mischen Antrieben, bei denen der Druck durch Initiierung einer explosionsartigen Reaktion erzeugt wird, sind die einzelenen Reaktionskomponenten vor der Zündung und Re­aktion im wesentlichen neutral und zunächst insoweit wartungsfrei, als besondere Kontrollen, wie beim dauer­haft auf Druck zu haltenden Druckfluid, je nach Art des chemischen Antriebes nicht erforderlich sind.So-called chemical drives offer a certain simplification. It is assumed that all of the problems mentioned above can be avoided if the pressure which is intended to actuate the drive piston and thus the movable contact piece only generates and will be provided when needed. In the case of chemical drives in which the pressure is generated by initiating an explosion-like reaction, the individual reaction components are essentially neutral before ignition and reaction and are initially maintenance-free insofar as special controls, such as the pressure fluid to be kept permanently under pressure, depending on the type of chemical drive are not required.

Chemische Antriebe für elektrische Hochspannungslei­stungsschalter sind an sich bekannt. Meistens werden Festtreibstoffe in Form von Sprengkapseln verwendet, die entsprechend dem Schaltstifthub ausgelegt und gezündet werden und deren Reaktionsgase den Kolben des Schalt­stiftantriebes beaufschlagen. Bei Verbrennung sich bildende oxidische oder salzartige Rückstände führen allerdings zu Verschmutzungen und Korrosion im Antriebs­zylinder, so daß derartige Antriebe häufig revidiert werden müssen und als Antriebe für Hochspannungs-­Leistungsschalter nicht geeignet erscheinen. Außerdem waren die Sprengkapseln nach jedem Schaltvorgang zu er­neuern. Dies bringt Nachteile insbesondere bei ent­legenden Schaltanlagen. Druckschriften, die solche che­mischen Antriebe beschreiben, in denen Feststoffe ver­wendet werden, sind bspw. die US-PSen 4 224 491 und 4 250 365.Chemical drives for electrical high-voltage circuit breakers are known per se. Solid fuels are mostly used in the form of detonators, which are designed and ignited in accordance with the switch pin stroke and whose reaction gases act on the piston of the switch pin drive. However, oxidic or salt-like residues which form during combustion lead to contamination and corrosion in the drive cylinder, so that such drives often have to be revised and do not appear to be suitable as drives for high-voltage circuit breakers. In addition, the detonators had to be replaced after each switching operation. This has disadvantages, particularly in remote switchgear. Publications which describe such chemical drives in which solids are used are, for example, US Pat. Nos. 4,224,491 and 4,250,365.

Es besteht die Möglichkeit, die Sprengkapseln in Form von Patronen unmittelbar im Reaktionsraum vor dem Kolben oder in einer separaten Brennkammer zur Reaktion zu bringen. In allen Fällen besteht aber das Problem fester Reaktionsrückstände.It is possible to react the detonators in the form of cartridges directly in the reaction chamber in front of the piston or in a separate combustion chamber. In all cases, however, there is the problem of solid reaction residues.

Ein chemischer Antrieb, bei dem Knallgas verwendet wird, ist aus der DE-PS 1 287 677 bekannt geworden. Mittels einer Elektrolyseanordung wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (Knallgas) zerlegt, welches Gasgemisch der Kolben-Zylinderanordung zugeführt wird. Mit auf beiden Seiten des Kolbens angebrachten Zündkerzen wird das Knallgas entsprechend dem gewünschten Schalthub ge­zündet. Nachteilig ist hierbei vor allem die zu langsame Zufuhr der Reaktanden bei der Durchführung der Schalt­zyklen. Dieser Antrieb ist zwar für sich autark, da Was­ser in unbegrenztem Maße zur Verfügung steht, er ist aber wegen der angeführten Probleme nie realisiert wor­den.A chemical drive in which oxyhydrogen gas is used has become known from DE-PS 1 287 677. By means of an electrolysis arrangement, water is broken down into hydrogen and oxygen (oxyhydrogen gas), which gas mixture is fed to the piston-cylinder arrangement. With spark plugs on both sides of the piston, the detonating gas is ignited according to the desired switching stroke. The main disadvantage here is that the reactants are supplied too slowly when the switching cycles are carried out. Although this drive is self-sufficient because there is unlimited water available, it has never been realized due to the problems mentioned.

Aufgabe der Erfiundung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. denen Schalt­zyklen nach vorgegebenen Normen, insbesondere nach der US-Norm mit vier Aus- Einschaltungen und je 15 Sekunden Pause dazwischen ohne großen Aufwand realisiert werden können.The object of the invention is to create a method and a device for carrying out the method of the type mentioned at the beginning, with which switching cycles according to specified standards, in particular according to the US standard, with four switch-offs and a 15 second pause in between without great effort can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Weitere vorteilhafte Verbesserungen des erfindungsge­mäßen Verfahrens sind den Ansprüchen 2 bis 6 zu ent­nehmen.Further advantageous improvements of the method according to the invention can be found in claims 2 to 6.

Die Vorrichtung, mit der dieses Verfahren durchgeführt wird, ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspru­ches 7.The device with which this method is carried out is characterized by the features of claim 7.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteran­sprüchen 8 bis 13 zu entnehmen.Further advantageous refinements and improvements of the device according to the invention can be found in subclaims 8 to 13.

Der erfindungsgemäße chemische Antrieb ist einfach und betriebssicher. Das Einfüllen einer bestimmten für die Anzahl der Schaltungen eines Zyklus erforderlichen Sau­erstoffmenge in den Brennraum erfolgt bereits vor dem Schaltbefehl, so daß nach Erteilung des Befehls nur der Brennstoff eingeführt bzw. eingespritzt werden muß, was besonders vorteilhaft ist. Als Brennstoff ist Benzin be­sonders geeignet, das weltweit zur Verfügung steht und problemlos längere Zeit gelagert werden kann. Da die Einspritzpumpe, die mit einem Pumpenhub die ausreichende Menge an Brennstoff in den Brennraum einspritzt, bei Verwendung von Benzin verschleißen kann, wird zweckmäßi­gerweise eine Menge von 1 % eines Polyalkoholes, vorwei­gend Polyglykol, zugemischt. Diese Beimischung verändert das Reaktionsverhalten des Benzins praktisch nicht, hat aber den Vorteil einer ausreichenden Schmierung für den Kolben der Einspritzpumpe.The chemical drive according to the invention is simple and reliable. A certain amount of oxygen required for the number of switching operations per cycle is already filled into the combustion chamber before the switching command, so that only the fuel has to be introduced or injected after the command has been issued, which is particularly advantageous. Gasoline is particularly suitable as a fuel, which is available worldwide and can be stored for long periods without any problems. Since the injection pump, which injects the sufficient amount of fuel into the combustion chamber with one pump stroke, can wear out when using gasoline, an amount of 1% of a polyalcohol, preferably polyglycol, is expediently admixed. This addition practically does not change the reaction behavior of the gasoline, but has the advantage of sufficient lubrication for the piston of the injection pump.

Als flüssiger Brennstoff kommt zweckmäßigerweise auch Äthanol in Frage und das Oxidationsmittel ist reiner Sauerstoff.As a liquid fuel, ethanol is also suitable and the oxidizing agent is pure oxygen.

Für die Antriebsenergie eines Schalters von 1 kWs/Schal­tung ist 1 cm³ Benzin und die äquivalente Menge Sauer­stoff erforderlich. Bei einem CO-CO-CO-CO-Schaltzyklus ist soviel Sauerstoff benötigt, daß alle vier Ausschal­tungen zuverlässig gezündet werden. Beispielsweise reicht eine Menge von 7 l Sauerstoff für ca. vier Aus­schaltungen. Der Fülldruck des Sauerstoffs beträgt etwa 25 bar.For the drive energy of a switch of 1 kWs / circuit, 1 cm³ of petrol and the equivalent amount of oxygen are required. With a CO-CO-CO-CO switching cycle, enough oxygen is required that all four switch-offs are reliably ignited. For example, a quantity of 7 liters of oxygen is sufficient for approx. Four switch-offs. The filling pressure of the oxygen is about 25 bar.

Die bei der ersten Schaltung verbrannten Reaktionspro­dukte stören bei den nächsten Schaltungen nicht, und können demgemäß im Reaktionsraum verbleiben, insbeson­dere im Falle der Schaltfolge O-CO.The reaction products burned in the first circuit do not interfere with the next circuits and can accordingly remain in the reaction space, especially in the case of the O-CO switching sequence.

Wenn aufgrund bestimmter Vorschriften drei Minuten nach der O-CO Schaltungen eine weitere O-CO Schaltung vorzu­nehmen ist, dann genügt die Zeit dazwischen, den Brenn­raum zu entlüften und neuen Sauerstoff einzufüllen. Bei der Schaltfolge gemäß den US-Vorschriften CO-CO-CO-CO würden auch die 15 Sekungen zwischen den jeweiligen Schaltzyklen ausreichen, um den Brennraum problemlos zu entlüften und neuen Sauerstoff einzufüllen. Dies ist aber nicht erforderlich ist, weil die von vornherein eingeführte Menge Sauerstoff für alle vier Zyklen aus­reicht.If, according to certain regulations, another O-CO switching is to be carried out three minutes after the O-CO switching, then the time in between is sufficient to vent the combustion chamber and fill in new oxygen. With the switching sequence according to the US regulations CO-CO-CO-CO, the 15 seconds between the respective switching cycles would also be sufficient to vent the combustion chamber without any problems and to fill in new oxygen. However, this is not necessary because the amount of oxygen introduced from the start is sufficient for all four cycles.

Es besteht die Möglichkeit, bei Bedarf sowohl zur Vorre­aktion für die Beschleunigungsphase als auch zu einer Nachreaktion für die Kompressionsphase Brennstoff einzu­spritzen. Auf diese Weise wird zunächst durch eine erste Einspritzung der Kolben auf eine bestimmte Geschwindig­keit gebracht, und um zu vermeiden, daß sich während der SF₆-Kompression die Ausschaltgeschwindigkeit am Ende des Schalthubes zu schnell verringert, kann nach einem be­stimmten Hub des Antriebskolbens eine neue Benzinladung eingespritzt werden. Dadurch kann das frühzeitige Ab­bremsen des Kolbens aufgrund des SF₆-Gegendruckes ver­mieden werden.It is possible, if necessary, to inject fuel both for the pre-reaction for the acceleration phase and for a post-reaction for the compression phase. In this way, the piston is first brought to a certain speed by a first injection, and in order to avoid that the switch-off speed at the end of the switching stroke decreases too quickly during SF₆ compression, a new gasoline charge can be injected after a certain stroke of the drive piston will. This prevents the piston from decelerating prematurely due to the SF₆ back pressure.

Zur Zündung des Reaktionsgemisches wird zweckmäßiger­weise eine sogenannte Hochenergiezündeinrichtung verwen­det, bei der etwa das zehnfache der bei einer normalen, im Kraftfahrzeugbau verwendeten Transistorzündeinrich­tung freiwerdenden Energie umgesetzt wird.A so-called high-energy ignition device is expediently used to ignite the reaction mixture, in which approximately ten times the energy released in a normal transistor ignition device used in motor vehicle construction is converted.

Von besonderer Bedeutung ist die Oberfläche des Brenn­raumes. Sie muß korrosionsfest sein, da eine bestimmte Menge an Wasser erzeugt wird. Zweckmäßigerweise kann der Kolben bzw. die Kolbenzylinderanordnung aus rostfreiem Stahl aus Stahl mit geeigneter korrosionsfester metal­lischer oder keramischer Schutzschicht bestehen.The surface of the combustion chamber is of particular importance. It has to be corrosion-resistant since a certain amount of water is generated. The piston or the piston-cylinder arrangement can expediently consist of stainless steel made of steel with a suitable corrosion-resistant metallic or ceramic protective layer.

Von besonderer Bedeutung ist die Gemischbildung im Brennraum. Sie beeinflußt sowohl bei flüssigen als auch bei gasförmigen Brennstoffen die Zündung und den Reak­tionsverlauf. Durch geeignete Druck- und Strömungskanäle bzw. Einströmungsmündungen können Verwirbelungen zur Bildung eines ausreichenden Gemisches erzeugt und die Zündung entsprechend optimiert werden. Bei Flüssigbrenn­stoffen kann durch Einspritzen ein gebündelter oder ein kegelförmiger Strahl mittels einer Drosselzapfendüse bzw. ein Dreifachstrahl mittels einer Dreilochdüse er­zeugt werden. Letzterer erweist sich als die bisher günstigste Lösung. Das brennbare Gemisch bzw. der Brenn­stoff soll möglichst nahe an die Zündkerze herangeführt werden. Zweckmäßigerweise wird der Brennstoff tangential an der Zündkerze vorbeigespritzt. Ein unmittelbares Auf­spritzen des Brennstoffes auf die Zündkerze könnte zu Zündversagen führen, da die Funkenbildung behindert wird. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, bei der soge­nannten Dreilochdüse den einen der drei Strahle tangen­tial an der Zündkerze vorbeizuleiten, wobei die Ein­spritzstelle am Boden des Brennraumes, und die Zündkerze seitlich in einem Winkel von 90° hierzu angeordnet sind. Die Einspritzzeit des Brennstoffes beträgt bis zu drei Millisekunden: die zur Verwendung gelangende Einspritz­pumpe ist eine Pumpe, die mit einem Pumpenstoß eine de­finierte Menge Brennstoff aus- und in den Brennraum ein­spritzt. In jedem Fall die Einspritzzeit so zu wäh­len, daß Zündverzögerungen möglichst gering und die An­forderung hinsichtlich der Ausschalteigenzeiten des Schalters erfüllt sind.The mixture formation in the combustion chamber is of particular importance. It influences the ignition and the course of the reaction in both liquid and gaseous fuels. By means of suitable pressure and flow channels or inflow orifices, eddies can be generated to form a sufficient mixture and the ignition can be optimized accordingly. In the case of liquid fuels, a bundled or a conical jet can be generated by injection using a throttle pin nozzle or a triple jet using a three-hole nozzle. The latter has proven to be the cheapest solution to date. The combustible mixture or the fuel should be brought as close as possible to the spark plug. The fuel is expediently sprayed tangentially past the spark plug. Direct spraying of the fuel on the spark plug could lead to ignition failure because the sparking is hindered. It has proven to be expedient in the case of the so-called three-hole nozzle to pass one of the three jets tangentially past the spark plug, the injection point on the bottom of the combustion chamber and the spark plug being arranged laterally at an angle of 90 ° thereto. The injection time of the fuel is up to three milliseconds: the injection pump used is a pump that pumps out a defined amount of fuel with a pump surge and injects it into the combustion chamber. In any case, choose the injection time so that ignition delays are as small as possible and the requirements regarding the switch's off-time are met.

Erfindungsgemäß besteht weiterhin die Möglichkeit, zur Beeinflussung des Druck-Zeitverlaufes im Inneren des Brennraumes Inertgase wie Stickstoff (N₂) einzuführen. Durch das Inertgas wird die Zündzeit und insbesondere die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflußt. Außerdem wird durch das Inertgas das Vordruckniveau erhöht, so daß der maximale Druck aufgrund der erhöhten Gasmenge größer wird. Der erhöhte Druck jedenfalls vergrößert auch die kinetische Energie des Kolbens. Damit kann durch die Beimischung des N₂-Gases die Kolbengeschwindigkeit er­höht werden, was sich bei Versuchen bestätigt hat. Wegen der in dem Inertgas gespeicherten Wärmeenergie verläuft nach der Reaktion der Abfall des Druckes lang­samer, weswegen die Schaltstiftbewegung günstig beein­flußt wird. Man kann natürlich anstatt Stickstoff auch eine ausreichend große Menge Sauerstoff einfüllen; die Wirkung dieser überschüssigen Menge Sauerstoff ist die gleichen wie die bei Inertgas.According to the invention there is also the possibility of introducing inert gases such as nitrogen (N₂) in the interior of the combustion chamber to influence the pressure-time profile. The ignition time and in particular the reaction rate are influenced by the inert gas. Besides, will the pre-pressure level is increased by the inert gas, so that the maximum pressure becomes greater due to the increased amount of gas. In any case, the increased pressure also increases the kinetic energy of the piston. Thus, the piston speed can be increased by admixing the N₂ gas, which has been confirmed in tests. Because of the thermal energy stored in the inert gas, the pressure drop after the reaction is slower, which is why the switching pin movement is favorably influenced. Instead of nitrogen, you can of course also fill in a sufficiently large amount of oxygen; the effect of this excess amount of oxygen is the same as that of inert gas.

Die Bereitstellung des Sauerstoffs erfolgt beispielswei­se durch eine Sauerstoffflasche oder elektrochemisch beispielsweise mittels einer Wasserelektrolyse oder mit­tels Luftzerlegung mit geeigneten, hier nicht näher zu erläuternden Verfahren. Letztere hätten den Vorteil, daß sich die Bereitstellung des Sauerstoffes unabhängiger gestalten würde, was besonders bei abgelegen aufgestell­ten Schaltern vorteilhaft ist.The oxygen is provided, for example, by means of an oxygen cylinder or electrochemically, for example by means of water electrolysis or by means of air separation using suitable methods which are not explained in more detail here. The latter would have the advantage that the supply of oxygen would be more independent, which is particularly advantageous when switches are set up remotely.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung besteht im wesentlichen darin, daß durch eine einmalige Füllung des Brennraumes mit für die erforderliche Anzahl von Zündungen ausreichender Menge an Sauerstoff und ent­sprechende Einspritzung von Brennstoff eine ausreichende Anzahl von Schalthandlungen eines Schaltzyklus durchge­führt werden kann, ohne daß die Nachteile der mecha­nisch-hydraulischen Speicher und Antriebe noch mit vor­handen sind.The advantage of the drive device according to the invention consists essentially in that a sufficient number of switching operations of a switching cycle can be carried out by a single filling of the combustion chamber with a sufficient amount of oxygen for the required number of ignitions and corresponding injection of fuel, without the disadvantages of mechanical - hydraulic accumulators and drives are still available.

Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.The invention and further advantageous refinements and improvements of the invention are to be explained and described in more detail with reference to the drawing, in which exemplary embodiments of the invention are shown.

Es zeigt:

  • Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines chemischen Antrie­bes für einen Hochspannungs-Leistungsschalter,
  • Figur 2 eine weitere Ausgestaltung eines chemischen Antriebes,
  • Figur 3 eine dritte Ausgestaltung eines chemischen Antriebes und
  • Figur 4 ein Druck-Zeit- bzw. Weg-Zeitdiagramm eines Antriebes gemäß der Figur 2.
It shows:
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a chemical drive for a high-voltage circuit breaker,
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a chemical drive,
  • Figure 3 shows a third embodiment of a chemical drive and
  • FIG. 4 shows a pressure-time or displacement-time diagram of a drive according to FIG. 2.

In der Figur 1 ist das Prinzipschaltbild eines chemi­schen Antriebes für Hochspannungsleistungsschalter dar­gestellt. Letzterer ist ebenfalls schematisch gezeichnet und trägt die Bezugsziffer 10. Der bewegliche Schalt­stift des Hochspannungs-Leistungsschalters 10 wird von einer Kolben-Zylinderanordung 11 angetrieben, die einen Zylinder 12 und einen innerhalb des Zylinders hin- und herbewegbaren Kolben 13 umfaßt, dessen Kolbenstange 14 mit dem Schaltstift des Hochspannungs-Leistungsschalters 10 gekuppelt ist. Der Kolben 13 teilt den Innenraum des Zylinders 12 in einen Raum 15 oberhalb des Kolbens und in einem Raum 16 unterhalb des Kolbens ein, wobei die Bezeichnung dieser beiden Räume 15 und 16 rein will­kürlich gewählt ist. Aufgrund des Anschlusses der Kol­benstange 14 an den Kolben 13 ist die Druckfläche am Kolben im Raum 16 unterhalb des Kolbens kleiner als die­jenige im Raum 15; dies ist allgemein eine übliche Kon­struktion und auch notwendig.FIG. 1 shows the basic circuit diagram of a chemical drive for high-voltage circuit breakers. The latter is also shown schematically and bears the reference number 10. The movable switching pin of the high-voltage circuit breaker 10 is driven by a piston-cylinder arrangement 11, which comprises a cylinder 12 and a piston 13 reciprocating within the cylinder, the piston rod 14 of which Switch pin of the high-voltage circuit breaker 10 is coupled. The piston 13 divides the interior of the cylinder 12 into a space 15 above the piston and in a space 16 below the piston, the designation of these two spaces 15 and 16 being chosen purely arbitrarily. Due to the connection of the piston rod 14 to the piston 13, the pressure area on the piston in the space 16 below the piston is smaller than that in the space 15; this is generally a common design and is also necessary.

Dem Raum 15 ist eine erste Brennkammer 17 zugeordnet, die über ein Rückschlagventil 18 mit dem Raum 15 verbun­den ist. In die Brennkammer 17 greift eine Zündkerze 19 ein, die mittels einer Zündschaltung 20 betätigt bzw. gezündet wird. Die Brennkammer 17 ist über ein steuer­bares Ventil 21 mit einem Sauerstoffbehälter 22 verbun­den; in die Brennkammer 17 mündet ferner eine Leitung 23 ein, die eine Einspritzdüse 24 enthält und die mit einer Einspritzpumpe 25 verbunden ist. Diese Einspritzpumpe 25 besitzt einen Kolben 26, mit dem sie flüssigen Brenn­stoff 27 aus einem Brennstoffbehälter 28 ansaugt und mit einem Stoß in die Brennkammer 17 fördert. Der Kolben 26 der Einspritzpumpe 25 ist mit einer Kolben- Zylinder­anordung 29 verbunden, die über eine Leitung 30 und ein in dieser Leitung 30 befindliches Elektromagnetventil 31 ebenfalls mit dem Sauerstoffbehälter 22 verbunden ist.A first combustion chamber 17 is assigned to the space 15 and is connected to the space 15 via a check valve 18. A spark plug 19 engages in the combustion chamber 17 and is actuated or ignited by means of an ignition circuit 20. The combustion chamber 17 is connected to an oxygen tank 22 via a controllable valve 21; A line 23, which contains an injection nozzle 24 and which is connected to an injection pump 25, also opens into the combustion chamber 17. This injection pump 25 has a piston 26, with which it sucks in liquid fuel 27 from a fuel tank 28 and delivers it to the combustion chamber 17 with one stroke. The piston 26 of the injection pump 25 is connected to a piston-cylinder arrangement 29, which is also connected to the oxygen tank 22 via a line 30 and an electromagnetic valve 31 located in this line 30.

Der Sauerstoffbehälter 22 ist mit einer weiteren Leitung 32 und einem darin befindlichen ansteurbaren Elektroma­gnetventil 33 mit einer zweiten Kolben- Zylinderanord­nung 34 verbunden, die einen Kolben 35 einer zweiten Einspritzpumpe 36 betätigt, welche zweite Einspritzpumpe 36 von dem Brennstoffbehälter 27 über eine Leitung 37 Brennstoff ansaugt und über eine der Leitung 23 entspre­chende Leitung 38 und einem Rückschlagventil 39 in eine zweite Brennkammer 40 einspritzt, in der ebenfalls eine von der Zündschaltung 20 angesteuerte Zündkerze 41 ange­ordnet ist. Über ein steuerbares Ventil 42 ist die zwei­te Brennkammer 40 mit dem Sauerstoffbehälter 22 verbun­den. Von der Brennkammer 40 aus verläuft eine Leitung 43 hin zu der Kolben- Zylinderanordung 11; die Leitung 43 mündet in den Raum 16 unterhalb des Kolbens und zwar unter Zwischenfügung eines Rückschlagventiles 44.The oxygen tank 22 is connected to a further line 32 and a controllable solenoid valve 33 located therein with a second piston-cylinder arrangement 34 which actuates a piston 35 of a second injection pump 36, the second injection pump 36 draws fuel from the fuel tank 27 via a line 37 and Injects a line 38 corresponding to line 23 and a check valve 39 into a second combustion chamber 40, in which a spark plug 41 controlled by the ignition circuit 20 is also arranged. The second combustion chamber 40 is connected to the oxygen tank 22 via a controllable valve 42. A line 43 runs from the combustion chamber 40 to the piston-cylinder arrangement 11; the line 43 opens into the space 16 below the piston, with the interposition of a check valve 44.

Der Schalter 10 befindet sich nun in der Ausschaltstel­lung. Wenn der Schalter eingeschaltet werden soll, dann ist der Kolben in Pfeilrichtung Pa zu betätigen. Dies erfolgt dadurch, daß in die Brennkammer 17 eine ausrei­chende Menge Sauerstoff und über die Einspritzpumpe 25 eine ausreichende Menge Brennstoff eingespritzt wird. Mittels der Zündkerze 19 wird das Brennstoff- Luft- bzw. Sauerstoffgemisch gezündet und über das Rückschlagventil 18 dem Raum 15 links des Kolbens 13 zugeführt; aufgrund des dabei entstehenden Druckes innerhalb der Kolben-Zy­linderanordung wird der Kolben in Pfeilrichtung Pa ge­trieben, so daß der Schalter 10 eingeschaltet wird. Wenn die Ausschaltung erfolgen soll, wird in gleicher Weise in die Brennkammer 40 mittels der zweiten Einspritzpumpe 36 Brennstoff eingespritzt; mit dem über das Ventil 42 in die Brennkammer 40 eingeführten Sauerstoff wird ein brennbares Gemisch gebildet, das mittels der von der Steuereinrichtung 20 bzw. Zündschaltung 20 gezündeten Zündkerze 41 gezündet wird. Über die Leitung 43 und das Rückschlagventil 44 gelangt das in der Brennkammer 40 entstandene Reaktionsgas, das einen ausreichend hohen Druck und eine ausreichende Temperatur aufweist, in den Raum 16 unterhalb des Kolbens, wodurch der Kolben 13 in die Ausschaltstellung gelangt. Gegebenenfalls müssen über Ventile 45, 46 und 47 die beiden Räume 15 und 16 nach einigen Schaltungen entlüftet werden, damit sich nicht zuviel Reaktionsgase im Inneren der Kolbenzylin­deranordnung ansammeln.The switch 10 is now in the off position. If the switch is to be switched on, the piston must be actuated in the direction of arrow P a . This is done by injecting a sufficient amount of oxygen into the combustion chamber 17 and a sufficient amount of fuel via the injection pump 25. The fuel-air or oxygen mixture is ignited by means of the spark plug 19 and fed to the space 15 to the left of the piston 13 via the check valve 18; due to the resulting pressure within the piston-cylinder arrangement, the piston is driven in the direction of arrow P a , so that the switch 10 is turned on. If the switch-off is to take place, fuel is injected into the combustion chamber 40 in the same way by means of the second injection pump 36; With the oxygen introduced into the combustion chamber 40 via the valve 42, a combustible mixture is formed which is ignited by means of the spark plug 41 ignited by the control device 20 or ignition circuit 20. Via the line 43 and the check valve 44, the reaction gas which has developed in the combustion chamber 40 and has a sufficiently high pressure and a sufficient temperature reaches the space 16 below the piston, as a result of which the piston 13 reaches the switch-off position. If necessary, valves 45, 46 and 47 have to be used to vent the two rooms 15 and 16 after a few operations so that too much reaction gases do not accumulate inside the piston-cylinder arrangement.

Eine Vereinfachung der Ausgestaltung ist aus der Figur 2 zu entnehmen. Dort sind die beiden Brennkammern 17 und 40 der Anordung nach Figur 1 zusammengefaßt worden zu einer einzigen Brennkammer, was zur Folge hat, daß nur noch eine Brennstoffeinspritzpumpe erforderlich wird. Damit die Gleichartigkeit zwischen den Anordnungen gemäß Figuren 1 und 2 dokumentiert ist, behalten die gleichar­tigen Komponenten bzw. Bauteile der beiden Figuren die gleiche Bezugsziffer, ggfls. mit Indius.A simplification of the configuration can be seen in FIG. 2. There, the two combustion chambers 17 and 40 of the arrangement according to FIG. 1 have been combined into a single combustion chamber, with the result that only one fuel injection pump is required. So that the similarity between the arrangements according to FIGS. 1 and 2 is documented, the similar components or parts of the two figures retain the same reference number, if necessary. with indius.

In ähnlicher Weise wie bei der Anordung gemäß Figur 1, ist den Räumen 15 und 16 eine Brennkammer 17a zugeord­net, die über Ventile 18a und 18b mit den Räumen 15 und 16 verbunden ist. In die Brennkammer 17 ist eine Zünd­kerze 19 eingebaut, die mittels der Zündschaltung 20 betätigt bzw. gezündet wird. Die Brennkammer 17a ist über ein steuerbares Ventil 21a und ein Reduzierventil 32a mit dem Sauerstoffbehälter 22 verbunden. In die Brennkammer 17a mündet ferner die Leitung 23 ein, die die Einspritzdüse 24 enthält und die mit der Einspritz­pumpe 25 verbunden ist. Zwischen dem Sauerstoffbehälter und der Pumpe 29 befindet sich ein Pufferbehälter 33a. Zur Betätigung des Schalters ist in die Brennkammer 17a eine für mehrere Zündungen ausreichende Menge Sauerstoff eingefüllt und über die Einspritzpumpe 25 wird eine aus­reichende Menge Brennstoff eingespritzt. Mittels der Zündkerze 19 wird das Brennstoff/Luft- bzw. Sauerstoff­gemisch gezündet und über das Ventil 18a dem Raum 15 oberhalb des Kolbens zugeführt. Die Ventile 18a und 18b werden abhängig vom Kolbenstangenhub gesteuert. Im er­sten Augenblick der Zündung ist das Ventil 18a geöffnet und das Ventil 18b geschlossen. Aufgrund des dabei ent­stehenden Druckes innerhalb der Kolben-Zylinderanordung wird der Kolben in Pfeilrichtung PA getrieben. Auf hal­bem Weg des Kolbens schließt das Ventil 18a und das Ven­til 18b wird geöffnet. Wenn der Schalter in umgekehrter Richtung betätigt werden soll, wird in die Brennkammer 17a mittels der Einspritzpumpe 29 weiterer Brennstoff eingespritzt. Mit dem noch in der Brennkammer 17a be­findlichen Rest-Sauerstoff wird ein brennbares Gemisch gebildet, das mittels der von der Steuereinrichtung 20 bzw. Zündschaltung 20 betätigten Zündkerze 19 gezündet wird. Über das Ventil 18b, welches jetzt geöffnet ist, gelangt das in der Brennkammer 17a entstandene Reak­tionsgas, das einen ausreichend hohen Druck und eine ausreichende Temperatur aufweist, in den Raum 16, woruch der Kolben betätigt wird. Auf halbem Kolbenweg schließt jetzt das Ventil 18b und das Ventil 18a ist geöffnet. Für eine zweite Schalthandlung wird der be­reits beschriebene Ausschaltvorgang wiederholt, wobei die eingespritzt Brennstoffmenge mit dem in der Brenn­kammer 17a noch verbliebenen Rest Sauerstoff reagiert. Nach einer Aus-Ein-Aus(O-CO)-Schaltzyklus werden die Räume 16 und 17a über das Ventil 34 entleert.In a manner similar to the arrangement according to FIG. 1, rooms 15 and 16 are assigned a combustion chamber 17a, which is connected to rooms 15 and 16 via valves 18a and 18b. A spark plug 19 is installed in the combustion chamber 17 and is actuated or ignited by means of the ignition circuit 20. The combustion chamber 17a is connected to the oxygen tank 22 via a controllable valve 21a and a reducing valve 32a. The line 23, which contains the injection nozzle 24 and which is connected to the injection pump 25, also opens into the combustion chamber 17a. A buffer tank 33a is located between the oxygen tank and the pump 29. To actuate the switch, a sufficient amount of oxygen for several ignitions is filled into the combustion chamber 17a and a sufficient amount of fuel is injected via the injection pump 25. The fuel / air or oxygen mixture is ignited by means of the spark plug 19 and supplied to the space 15 above the piston via the valve 18a. The valves 18a and 18b are controlled depending on the piston rod stroke. At the first moment of ignition, valve 18a is open and valve 18b is closed. Due to the resulting pressure within the piston-cylinder arrangement, the piston is driven in the direction of arrow PA. Halfway of the piston, valve 18a closes and valve 18b opens. If the switch is to be operated in the opposite direction, further fuel is injected into the combustion chamber 17a by means of the injection pump 29. With the residual oxygen still in the combustion chamber 17a, a combustible mixture is formed, which is ignited by means of the spark plug 19 actuated by the control device 20 or ignition circuit 20. Via the valve 18b, which is now open, the reaction gas generated in the combustion chamber 17a, which has a sufficiently high pressure and a sufficient temperature, enters the space 16, what the piston is actuated. Halfway the piston, valve 18b now closes and valve 18a is open. For a second switching operation, the switch-off process already described is repeated, the amount of fuel injected reacting with the remaining oxygen in the combustion chamber 17a. After an off-on-off (O-CO) switching cycle, spaces 16 and 17a are emptied via valve 34.

Erfindungsgemäß wird in die Brennkammer 17a so viel Sau­erstoff eingeführt, daß der Sauerstoff zur Verbrennung mehrerer Portionen Brennstoff bzw. für die Durchführung mehrerer Schalthandlungen ausreicht.According to the invention, enough oxygen is introduced into the combustion chamber 17a that the oxygen is sufficient to burn several portions of fuel or to carry out several switching operations.

Zur Vereinfachung besteht die Möglichkeit, die Brennkam­mern 17 und 40 in die Kolben-Zylinderanordung zu inte­grieren. Zu diesem Zwecke wird eine Kolben-Zylinderan­ordnung 50 gemäß Figur 3 vorgeschlagen, in der ein Kol­ben 51 hin- und herbewegbar ist, der mit einer Kolben­stange 52 mit dem bweglichen Schaltstift des Hochspan­nungs-Leistungsschalters 10 verbunden ist. Der Kolben 51 teilt den Zylinderinnenraum in einen Raum 53 oberhalb des Kolbens und in einem Raum 54 unterhalb des Kolbens; "oberhalb" und "unterhalb" sind an die Bezeihnungen bei der Beschreibung der Ausführungen nach Figuren 1 und 2 angepaßt und sollen nichts über die Lage der Räume 53 und 54bezogen auf "ground" (N-N) aussagen. Damit die Bewegung des Kolbens 51 begrenzt ist, sind in seiner Ausschaltstellung und in seiner Einschaltstellung je­weils Anschläge 55 bzw. 56 im Zylinder 57 vorhanden. Unterhalb des Anschlages 56 befindet sich im Boden 58 des Zylinders 57 eine Dreiloch-Einspritzdüse 59, an der eine Einspritzpumpe 60 angeschlossen ist, die über eine Leitung 61 mit einem Brennstoffbehälter 62 verbunden ist. Die Leitung 61 entspricht der Leitung von dem Brennstoffbehälter 28 zu der Einspritzpumpe 25.For simplification, there is the possibility of integrating the combustion chambers 17 and 40 into the piston-cylinder arrangement. For this purpose, a piston-cylinder arrangement 50 according to FIG. 3 is proposed, in which a piston 51 can be moved back and forth, which is connected with a piston rod 52 to the movable switching pin of the high-voltage circuit breaker 10. The piston 51 divides the cylinder interior into a space 53 above the piston and a space 54 below the piston; “Above” and “below” are adapted to the relationships in the description of the embodiments according to FIGS. 1 and 2 and are not intended to say anything about the position of rooms 53 and 54 in relation to “ground” (NN). So that the movement of the piston 51 is limited, stops 55 and 56 are respectively present in the cylinder 57 in its switched-off position and in its switched-on position. Below the stop 56 there is a three-hole injection nozzle 59 in the bottom 58 of the cylinder 57, to which an injection pump 60 is connected, which is connected via a line 61 to a fuel tank 62. The line 61 corresponds to the line from the fuel tank 28 to the injection pump 25.

In der Seitenwand 63 des Zylinders 57 ist eine Zündkerze 64 eingebaut, deren inneres Ende 65 zur Erzeugung des Zündfunkens ausgebildet ist, wobei die Zündkerze 64 druckfest in der Zylinderseitenwand eingebracht sein muß. Mittels einer elektronischen Steuerung 66 wird die Zündkerze 65 gezündet.In the side wall 63 of the cylinder 57, a spark plug 64 is installed, the inner end 65 of which is designed to generate the ignition spark, the spark plug 64 having to be inserted pressure-tightly in the cylinder side wall. The spark plug 65 is ignited by means of an electronic control 66.

In den Raum 54 oberhalb des Kolbens 51 mündet eine der Düse 59 entsprechende weitere Düse 67, die mit einer der Einspritzpumpe 60 entsprechenden Einspritzpumpe 68 in Verbindung steht; die Einspritzdüse 67 befindet sich dabei in der Seitenwand 63 des Zylinders 57. Angenähert diametral gegenüber ist eine zweite Zündkerze 69 vorge­sehen, an deren innerem Ende 70 der Zündfunke entsteht und die mittels einer Zündschaltung 71 gezündet wird.A further nozzle 67 corresponding to the nozzle 59 opens into the space 54 above the piston 51 and is connected to an injection pump 68 corresponding to the injection pump 60; the injection nozzle 67 is located in the side wall 63 of the cylinder 57. Approximately diametrically opposite, a second spark plug 69 is provided, at the inner end 70 of which the ignition spark is generated and which is ignited by means of an ignition circuit 71.

Die beiden Einspritzpumen 60 sind so ausgebildet, daß ein einziger Pumpenstoß die für eine Schaltung ausrei­chende Menge an Treibstoff in die beiden Räume 53 und 54 einspritzt. Die Zündkerzen 64 und 69 sind sogenannte Hochenergiezündkerzen, die mindestens 1 mJ an Zündener­gie im Zündfunken liefern, um auf diese Weise eine aus­reichende Zündung zu gewährleisten. Zweckmäßigerweise - ­wie oben erwähnt - wird als Einspritzdüse jeweils eine Dreilochdüse 59 und 67 benutzt, die drei Brennstoff­strahlen 72, 73 und 74 erzeugt, von denen einer, hier der Brennstoffstrahl 72, unmittelbar an dem vorderen Ende 65 der Zündkerze, an dem der Zündfunke gebildet wird, vorbeigespritzt wird. Wenn anstatt einer Dreiloch­düse eine einen Kegelstrahl ausspritzende Düse verwendet wird, dann muß die äußere Kegelhüllfläche in gleicher Weise möglichst nahe an der Zündstelle der Zündkerze vorbei gespritzt werden. Der Brennstoff darf die Zünd­stelle selbst nicht treffen, da dadurch eine Zündung gehemmt wird. In gleicher Weise ist auch die Düse 67 so ausgebildet, daß sie drei Strahle 75, 76 und 77 erzeugt, von denen in der Ausbildung gemäß Figur 3 der mittlere Strahl 76 in unmittelbarer Nähe des vorderen Endes der Zündkerze, also der Zündstelle vorbeigeführt wird. Ein direktes Auftreffen des Strahles 76 auf das vordere, die Zündung erzeugende Ende 70 der Zündkerze 69 würde die Zündung zumindest behindern, weil aufgrund des Brenn­stoffes die Zündkerze naß würde.The two injection pumps 60 are designed such that a single pump surge injects the amount of fuel sufficient for a circuit into the two spaces 53 and 54. The spark plugs 64 and 69 are so-called high-energy spark plugs that deliver at least 1 mJ of ignition energy in the spark to ensure adequate ignition in this way. Appropriately - as mentioned above - a three-hole nozzle 59 and 67 is used as the injection nozzle, which generates three fuel jets 72, 73 and 74, one of which, here the fuel jet 72, directly at the front end 65 of the spark plug, at which the ignition spark is formed is splashed past. If, instead of a three-hole nozzle, a nozzle spraying a cone jet is used, then the outer cone envelope surface must be sprayed as close as possible past the ignition point of the spark plug. The fuel must not hit the ignition point itself as this inhibits ignition. In the same way, the nozzle 67 is also designed so that it generates three jets 75, 76 and 77, of which, in the embodiment according to FIG. 3, the middle beam 76 is guided past in the immediate vicinity of the front end of the spark plug, that is to say the ignition point. A direct impact of the beam 76 on the front, ignition-generating end 70 of the spark plug 69 would at least hinder the ignition because the spark plug would get wet due to the fuel.

Die Menge an Brennstoff, vorzugsweise Benzin, die in die Räume 54 und 53 eingespritzt werden muß, ist abhängig von der Schaltleistung des Schalters 10 und dabei ins­besondere von dessen bewegbaren Massen. Bei einer mech­anischen Antriebsenergie von 1kWs/Schaltung werden weni­ger als 1 Kubikzentimeter Benzin und die äquivalente Menge Sauerstoff benötigt. Im Hinblick darauf, daß mög­lichst mehrere Aus- und Einschaltungen zu erfolgen ha­ben, muß auch die Menge des eingefüllten Sauerstoffes daran angepaßt werden. Für die in der Bundesrepublik übliche O-CO-Schaltfolge ist in den Raum 53 unterhalb des Kolbens - gleiches gilt natürlich auf die Aus­gestaltung gemäß Figur 1 - mindestens für eine zweima­lige Schaltung und damit eine zweimalige Verbrennung von Benzin ausreichender Sauerstoff einzufüllen. Bei einer Einspritzung von 1 Kubikzentimeter Benzin in einen Reak­tionsraum von 0,3 Liter würde eine Sauerstoffüllung mit einem Druck von 20 bar für drei Ausschaltungen und drei Einschaltungen ausreichen.The amount of fuel, preferably gasoline, which must be injected into the spaces 54 and 53 depends on the switching capacity of the switch 10 and in particular on its movable masses. With a mechanical drive energy of 1 kW / circuit, less than 1 cubic centimeter of gasoline and the equivalent amount of oxygen are required. In view of the fact that as many switch-offs and switch-ons as possible have to be carried out, the amount of oxygen introduced must also be adapted to this. For the O-CO switching sequence customary in the Federal Republic, sufficient oxygen must be filled into space 53 below the piston - the same applies, of course, to the configuration according to FIG. 1 - for at least two switching operations and thus two combustion processes of gasoline. With an injection of 1 cubic centimeter of gasoline into a reaction space of 0.3 liters, an oxygen filling with a pressure of 20 bar would be sufficient for three switch-offs and three switch-ons.

Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Reaktionspro­dukte nach einer Zündung im Benzin-Sauerstoff-Gemisch verbleiben können, ohne die nächsfolgende Zündung bzw. Schaltung zu stören.It has been found that the reaction products can remain in the gasoline-oxygen mixture after ignition without interfering with the subsequent ignition or switching.

In der Figur 1 ist dargestellt, daß die Betätigung der beiden Einspritzpumpen 25 und 36 bzw. dann auch der bei­den Einspritzpumpen 60 und 68 mittels des unter hohem Druck stehenden Sauerstoffes erfolgen kann. Zu diesem Zwecke sind natürlich sehr schnelle Elektromagnetventile 31 und 33 erforderlich, um die notwendige Geschwindig­keit der Bewegung des Antriebskolbens der Kolben-Zylin­deranordnungen 39 und 34 Bewegung bzw. Betätigung der beiden Kolben 26 und 35 in den Einspritzpumpen 25 und 36 bzw. 60 und 68 zu erzeugen. Gegebenenfalls können Pumpen 60 bzw. 68 verwendet werden, deren Kolben elek­tromagnetisch angetrieben werden. Die beiden Ventile 31 und 33 müssen in der Lage sein, im Millisekundenbereich Sauerstoffmengen von bis zu 0,5 Liter bei einem Druck von 20 bar passieren zu lassen, damit genügend Kraft zur Verfügung steht, um den Kolben 26 der Einspritzpumpe 25 (bzw. 60 und 68 der Figur 3) zu bewegen und Einspritz­mengen von 1cm³ in einer Zeit von ca. 3 msc. zu ermög­lichen. Der Antrieb der Einspritzpumpe kann auch auf anderem Wege erfolgen. Es ist z.B. möglich, den An­triebszylinder 29 eine kleine Brennkammer vorzuschalten, die mit Sauerstoff gefüllt ist und in die über elektro­magnetische betriebene Einspritzventile aus der Kraft­fahrzeugindustrie die notwendige kleine Menge Brennstoff eingespritzt und in dessen Gemisch von einer Transistor­zündanlage mit Zündkerze in dieser Brennkammer gezündet wird. Der entstehende Druck treibt dann den Kolben der Einspritzpumpe 26 an.It is shown in FIG. 1 that the actuation of the two injection pumps 25 and 36 and then also of the two injection pumps 60 and 68 can take place by means of the oxygen under high pressure. For this purpose, very fast solenoid valves 31 and 33 are of course required in order to achieve the necessary speed of movement of the drive piston of the piston-cylinder arrangements 39 and 34 movement or actuation of the two pistons 26 and 35 in the injection pumps 25 and 36 or 60 and 68 produce. If necessary, pumps 60 or 68 can be used, the pistons of which are driven electromagnetically. The two valves 31 and 33 must be able to pass oxygen quantities of up to 0.5 liters at a pressure of 20 bar in the millisecond range, so that sufficient force is available to push the piston 26 of the injection pump 25 (or 60 and 68 of Figure 3) to move and injection quantities of 1 cm³ in a time of about 3 msc. to enable. The injection pump can also be driven in another way. It is e.g. possible to upstream the drive cylinder 29 a small combustion chamber which is filled with oxygen and into which the necessary small amount of fuel is injected via electromagnetic operated injection valves from the motor vehicle industry and in the mixture of which is ignited by a transistor ignition system with a spark plug in this combustion chamber. The resulting pressure then drives the piston of the injection pump 26.

Bei der Kolben-Zylinderanordung gemäß Figur 3 sind in den Zylindern 57 im unteren bzw. oberen Bereich der Kol­benstellung Einführungsleitung 78 und 79 angeschlossen, über die einerseits der Sauerstoff zugeführt und ande­rerseits nach der erzielten Schaltfolge auch die ent­standenen Verbrennungsgase abgeführt werden können. Eine entsprechende Leitungsanordung ist hier nicht näher dargestellt, sondern lediglich durch eine Kreuzleitung 78 bzw. 79 angedeutet.In the piston-cylinder arrangement according to FIG. 3, inlet lines 78 and 79 are connected in the cylinders 57 in the lower or upper region of the piston position, via which on the one hand the oxygen is supplied and on the other hand the combustion gases formed can be removed after the switching sequence achieved. A corresponding line arrangement is not shown here, but is only indicated by a cross line 78 or 79.

Die Figur 4 zeigt schematisch das Druck-/Weg-Zeit­diagramm. Die Kurve b zeigt die Druckkurve bei der Reak­tion. Zu Beginn der Schalthandlung steigt der Druck rasch auf den Wert pmax an und fällt entsprechend der Vergrößerung des Volumens bei der Kolbenbewegung langsam ab. Nach erreichen eines Wertes ps, der unterhalb des Maximalwertes pmax liegt, beginnt sich der Kolben ent­sprechend der Kurve s zu bewegen und erreicht die End­stellung Se, die der Einschalt- bzw. Ausschaltstellung des beweglichen Schaltstiftes entspricht.Figure 4 shows schematically the pressure / displacement time diagram. Curve b shows the pressure curve during the reaction. At the beginning of the switching operation, the pressure rises rapidly to the value p max and slowly decreases in accordance with the increase in volume when the piston moves. After reaching a value p s , which is below the maximum value p max , the piston begins to move in accordance with the curve s and reaches the end position S e , which corresponds to the switch-on or switch-off position of the movable switching pin.

Die obige Erfindung ist anhand eines elektrischen Hoch­spannungs-Leistungsschalters beschrieben. Es besteht natürlich die Möglichkeit, mittels der Erfindung jedes Bauelement, das linear bewegbar ist und angetrieben wer­den muß, anzutreiben bzw. zu betätigen.The above invention is described using an electrical high-voltage circuit breaker. There is of course the possibility, by means of the invention, of driving or actuating any component which can be moved linearly and which has to be driven.

Claims (13)

1. Verfahren zum Antrieb eines linear bewegbaren Bauelementes, insbesondere des beweglichen Schaltstiftes eines elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalters, mit einer Kolben-Zylinderanordnung, der ein Druckfluid zum Antrieb des Kolbens und des damit verbundenen linear bewegbaren Bauelementes zugeführt wird, dadurch gekenn­zeichnet, daß zur Erzeugung des Druckfluids für jeden Bewegungshub ein bestimmtes, dafür ausreichendes Volumen Brennstoff in einen Brennraum eingeführt wird, in den vor Beginn des Bewegungshubes ein zum Verbrennen des Brennstoffes ausreichendes Volumen Sauerstoff eingefüllt wurde.1. A method for driving a linearly movable component, in particular the movable switching pin of an electrical high-voltage circuit breaker, with a piston-cylinder arrangement, which is supplied with a pressure fluid for driving the piston and the associated linearly movable component, characterized in that for generating the For each movement stroke, a certain, sufficient volume of fuel is introduced into a combustion chamber into which a volume of oxygen sufficient to burn the fuel was filled before the movement stroke began. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das Volumen Sauerstoff einem Mehrfachen der für einen Bewegungshub ausreichenden Sauerstoffmenge ent­spricht.2. The method according to claim 1, characterized in that the volume of oxygen corresponds to a multiple of the amount of oxygen sufficient for a movement stroke. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß zusätzlich Inertgas, z.B. N₂, eingefüllt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that additionally inert gas, e.g. N₂, is filled. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß als Brennstoff Benzin ver­wendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that gasoline is used as fuel. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, daß dem Benzin eine geringe Menge, ca. 1 bis 2 Vo­lumenprozent eines Polyalkohols zugemischt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that a small amount, about 1 to 2 percent by volume of a polyalcohol is added to the gasoline. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß als Brennstoff Äthanol verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that ethanol is used as fuel. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Brennraum beidseitig zu dem Kolben vorge­sehen ist, daß in jeden Brennraum wenigstens eine Hoch­energiezündkerze hineinragt und daß die wenigstens eine Öffnung zum Einspritzen des Brennstoffes so angeordnet ist, daß zumindest ein Teil des Brennstoffes unmittelbar neben der Zündkerze vorbeigespritzt wird.7. Device for performing the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in each case a combustion chamber is provided on both sides of the piston, that at least one high-energy spark plug projects into each combustion chamber and that the at least one opening for injecting the fuel is arranged so that at least part of the fuel is sprayed past directly next to the spark plug. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Zündkerzen in der Zylinderwandung und die in den Raum mit größerer Kolbenfläche ragende Ein­spritzdüse in der quer zur Kolbenbewegung liegenden, Zy­linderabschlußwand angeordnet sind.8. The device according to claim 7, characterized in that the spark plugs are arranged in the cylinder wall and the injection nozzle protruding into the space with a larger piston area in the cylinder end wall lying transverse to the piston movement. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kolben- Zylinderanordung mindestens ein Brennraum vorgesehen ist, in dem die Verbrennungsreak­tion durchgeführt und aus dem das Druckfluid in die Räu­me beidseitig des Kolbens gefördert wird.9. Device for performing the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that outside the piston-cylinder arrangement at least one combustion chamber is provided in which the combustion reaction is carried out and from which the pressure fluid is conveyed into the spaces on both sides of the piston. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß lediglich ein Brennraum vorgesehen ist, der über jeweils eine Leitung mit einem Steuerventil mit dem Raum oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens verbunden ist, wobei die Ventile derart gesteuert sind, daß der Brennstoff zunächst in den einen und dann in den anderen Raum oberhalb bzw. unterhalb des Kolbens eingeführt wird.10. The device according to claim 9, characterized in that only one combustion chamber is provided, which is connected via a line with a control valve to the space above or below the piston, the valves being controlled such that the fuel is first in the one and then into the other space above or below the piston. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwei Brennräume vorgesehen sind, von denen jeweils einer mit dem Raum oberhalb der andere mit dem Raum unterhalb des Kolbens über ein Steuerventil verbunden ist.11. The device according to claim 9, characterized in that two combustion chambers are provided, each of which is connected to the space above the other with the space below the piston via a control valve. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse einen kegelförmigen Brennstoffstrahl bildet, der in den Brennraum einge­spritzt wird, wobei die Kegelfläche des Brennstoff­strahles unmittelbar neben der Zündkerze bzw. der Zünd­stelle der Zündkerze liegt.12. Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the nozzle forms a conical fuel jet which is injected into the combustion chamber, the conical surface of the fuel jet being located directly next to the spark plug or the ignition point of the spark plug. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff durch eine Mehrfachdüse, vorzugsweise Dreifachdüse eingespritzt wird, wobei ein Strahl unmittelbar neben der Zündkerze vorbeigeführt ist.13. The device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the fuel is injected through a multiple nozzle, preferably a triple nozzle, with a jet being passed directly next to the spark plug.
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