CH622377A5

CH622377A5 -

Info

Publication number: CH622377A5
Application number: CH1519877A
Authority: CH
Inventors: Richard Thaler
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1981-03-31
Also published as: DE2844323A1; AT373101B; SE7811899L; US4302645A; SE431696B; ATA759378A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem gasdichten, einen hohlen Isolator aufweisenden Gehäuse, in dem von einem Ausblasraum umgebener Satz fester Kontakte und ein Satz beweglicher Kontakte sowie eine dem letzteren 50 zugeordnete, an eine Pumpvorrichtung angeschlossene Blasdüse angeordnet sind, wobei die Pumpvorrichtung einen mit dem beweglichen Kontaktsatz mitbeweglichen, einen Pumpraum umschliessenden Pumpzylinder aufweist, der seinerseits verschiebbar auf einem ortsfesten Kolben gelagert ist und 55 wobei ein in den Pumpraum mündendes und zu diesem hin öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist, über das im Zuge des Einschalthubes Druckgas in den Pumpraum angesaugt wird.

Solche Schalter werden als sogenannte «Lifetank»-Schalter ausgeführt, wobei das zur Hauptsache aus dem hohlen Isolator 60 bestehende, die elektrischen Anschlüsse des Schalters tragende Gehäuse auf einem Stützisolator befestigt ist. Der gesamte Bedarf an Löschgas wird aus dem Inhalt des Schaltergehäuses selbst (einschliesslich des Inhaltes eines allfälligen Stützerrohres und eines Antriebsgehäuses) geschöpft. Im Gegensatz dazu 65 ist bei den sogenannten «Deadtank»-Schaltern ein geerdetes Metallgehäuse vorgesehen. Der Löschgasbedarf wird hier aus dem Inhalt des relativ voluminösen Metallgehäuses gedeckt. Die elektrischen Anschlüsse sind hier durch elektrische Durchführungen aus dem Metallgehäuse herausgeführt.

Die Schalter der eingangs genannten Art beinhalten somit im Vergleich zu den «Deadtank»-Schaltern eine bedeutend geringere Menge an Löschgas, zum Beispiel SFe.

Das Beblasen des Lichtbogens im Zuge des Ausschalthubes bewirkt im Ausblasraum - also in einem örtlich begrenzten Bereich - einen erheblichen Druck- und Temperaturanstieg. Während der Druckanstieg praktisch sofort in allen Teilen des Schalters wirksam wird, bleibt der Temperaturanstieg zunächst auf den Bereich des Ausblasraumes beschränkt und ein Ausgleich der Temperatur mit dem Gas in entfernteren Stellen im Schaltergehäuse erfolgt nur sehr allmählich. Berücksichtigt man, dass die Gasmenge im Schalter konstant ist, folgt daraus, dass dort, wo erhöhter Gasdruck und auch eine lichtbogenbedingte, erhöhte Temperatur herrschen, eine geringere Gasdichte vorhanden ist, als dort, wo sich erst der Druckanstieg (und allenfalls eine geringe, kompressionsbedingte Temperaturerhöhung) ausgewirkt hat.

Wird nun - was die Regel ist - bei einem bekannten Schalter der eingangs genannten Art (zum Beispiel gemäss der FR-PS 2 291 601) nach einer kurzschlussbedingten Ausschaltung nach wenigen Zehntelssekunden automatisch eine Wiedereinschaltung ausgelöst, so wird in den Pumpraum Gas aus jenem Bereich angesaugt, wo die Dichte des Gases infolge der vorangegangenen Aussschaltung abgenommen hat. Wenn nun nach der automatischen Wiedereinschaltung der Kurzschluss nicht behoben ist und eine unmittelbar folgende, zweite Ausschaltung erfolgt (etwa 0,3 s nach der ersten Ausschaltung), so steht im Pumpraum zur Beblasung des im Zuge dieser Ausschaltung entstehenden Bogens nur noch Gas mit geringerer Dichte zur Verfügung. Gas geringerer Dichte bedeutet aber geringere Spannungsfestigkeit und damit verminderte Abschaltleistung, sowie - da bei der zweiten Ausschaltung noch keine wesentliche Abkühlung des Gases stattgefunden hat - vermindertes Kühlvermögen und gleichzeitig Annäherung an die Ionisationstemperatur des Löschgases. Es ist also mit einem «Lifetank»-Schalter der eingangs genannten Art mit einer ganz erheblichen Verminderung der Abschaltleistungen bei kurzzeitig aufeinanderfolgenden Abschaltungen zu rechnen.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die vorstehend erwähnten Nachteile weitgehend vermieden sind.

Dieser Zweck wird bei dem vorgeschlagenen Schalter gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Pumpraum über das genannte Rückschlagventil an einen Vorratsraum angeschlossen ist, der seinerseits über wenigstens einen labyrinthartig verlaufenden Strömungspfad mit dem Ausblasraum kommuniziert.

Beim vorgeschlagenen Schalter wird somit beim Einschalthub Löschgas aus dem Vorratsraum angesaugt, der seinerseits nur über einen labyrinthartig verlaufenden Strömungspfad mit dem Ausblasraum kommuniziert. Wenn somit das Gas im Ausblasraum während des Ausschaltens eine plötzliche Erhöhung des Druckes und der Temperatur erfährt, pflanzt sich der Druckstoss sozusagen gleichzeitig in den Vorratsraum fort, während eine allfällige Erhöhung der Temperatur im Innern des Vorratsraumes auf alle Fälle zeitlich zumindest so lange verzögert wird, bis - nach einer automatischen Wiedereinschaltung - eine allfällige zweite Ausschaltung erfolgt ist.

Damit erfährt das Gas im Vorratsraum im wesentlichen nur eine Kompression ohne nennenswerte Erwärmung, das heisst sogar eine Erhöhung seiner Dichte. Für eine kurz auf eine erste Ausschaltung folgende zweite Ausschaltung steht also zur Beblasung des Lichtbogens Löschgas zur Verfügung, das sogar eine grössere Dichte und eine nur unwesentlich höhere Temperatur aufweist als das bei der ersten Ausschaltung aus dem

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Pumpraum ausgestossene Löschgas.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des vorgeschlagenen Druckgasschalters sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Nachfolgend ist die Erfindung rein beispielsweise anhand 5 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt, ohne Anspruch auf Massstäblichkeit:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Druckgasschalter, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Ausfüh- 10 rungsvariante.

In der Zeichnung sind funktionell sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Der in Fig. 1 dargestellte Schalter 10 besitzt ein Gehäuse II, das seinerseits aus einem rohrförmigen Isolierkörper 12 aufge- 15 baut ist, der beiderends durch leitende Abschlussflansche 13 und 14 dichtend abgeschlossen ist. Der Isolierkörper 12 kann, wie mit der gestrichelten Linie 15 angedeutet, auch durch einen Porzellanisolator gebildet sein.

Mit den Abschlussflanschen 13 und 14 sind (nur schema- 20 tisch angegeben) die elektrischen Anschlüsse 16,17 des Schalters 10 verbunden. Mit dem Abschlussflansch 13 ist ein in das Innere des Gehäuses 11 ragender, fester Kontaktkörper 18 verbunden, der seinerseits ein Kontaktrohr 19 als Leistungskontakt und eine koaxial in diesem angeordnete Kontaktbuchse 20 25 als Abbrandkontakt aufweist. Die Kontaktbuchse 20 ist über speicherartige Streben 21 an der Innenseite des Kontaktrohres 19 befestigt.

Am Abschlussflansch 14, der mittig einen Durchlassöffnung 22 aufweist, ist ein zylindrischer Hohlkörper 23 aus einem 30 leitenden Material befestigt, dessen vom Flansch 14 entferntes Ende durch eine als Kolben 24 ausgebildete Stirnwand abgeschlossen ist. Der Kolben 24 und der Mantel 25 des Hohlkörpers 23 umschliessen einen Vorratsraum 26, dessen Funktion noch zu beschreiben sein wird. 35

An der Aussenseité des Flansches 14 ist über einen Verbindungsmuffe 27 ein mit der Durchlassöffnung 22 fluchtendes, isolierendes Stützerrohr 28 dichtend befestigt, das an seinem unteren Ende über eine Verbindungsmuffe 29 dichtend an ein nur schematisch angegebenes Antriebsgehäuse 30 angeschlos- 40 sen ist. Im Antriebsgehäuse 30 ist zum Beispiel eine Antriebskurbel 31 angeordnet, die durch nicht näher dargestellte Mittel um ihre Achse 32 im Sinne des Doppelpfeiles 33 verschwenkbar ist. Am freien Ende der Kurbel 31 ist bei 34 eine Schub- und Zugstange 35 aus Isoliermaterial angelenkt, die sich koaxial 45 durch das Stützenrohr 28, die Öffnung 22, durch den bei der Öffnung 22 offenen Hohlkörper23 und durch eine Bohrung 36 im Kolben 24 erstreckt. Am oberen Ende der Stange 35 ist der mit Durchlässen 37 versehene Boden 38 eines Pumpzylinders 39 befestigt. Der Innenraum des Pumpzylinders 39 zwi- 50 sehen Kolben 24 und Boden 38 ist somit ein Pumpraum 40, der nur über ein zu diesem hin öffnendes und im Kolben 24 angeordnetes Rückschlag- oder Ansaugventil 41 mit dem Vorratsraum 26 verbunden ist.

An dem, den Boden 38 überragenden Mantel 42 des Pump- 55 Zylinders 39 ist ein Kranz von federnden Kontaktfingern 43 befestigt, die bei der dargestellten Einschaltstellung an der Aus-senseite des Kontaktrohres 19 angreifen. Ferner ist am Boden 38 auf dessen dem Kolben 24 abgekehrten Seite mittig ein als Abbrandkontakt dienender Kontaktstift 44 befestigt, der 60 in die Buchse 20 eingreift. Die Durchlässe 37 im Boden 38 münden in eine mittels eines Befestigungsringes 45 an der Aussen-seite des Bodens 38 befestigte Blasdüse 46 aus Isoliermaterial, deren engste Stelle 47 in der gezeigten Einschaltstellung die Aussenseite der Buchse 20 sozusagen dichtend umschliesst. 65

In dem vom Kolben 24 entfernten Endbereich des Hohlkörpers 23 sind in dessen Mantel 25 Durchlassöffnungen 48 vorhanden. Diese münden jedoch nicht unmittelbar in den Vorratsraum 26. Vielmehr sind zwischen den Durchlassöffnungen 48 und dem Vorratsraum 26 mehrere (dargestellt sind deren zwei) parallel zueinander verlaufende Querwände 49,50 im Hohlkörper 23 angeordnet, die abwechselnd im Bereich ihres Umfan-ges bzw. im Bereich ihrer Mitte mit Durchlässen 51 bzw. 52 versehen sind, so dass Gas, das aus dem ausserhalb des Pumpzylinders und dem Hohlkörper 23 befindlichen Ausblasraum 53 nur auf einem labyrinthartig verlaufenden und durch Pfeile 54 angedeuteten Strömungsweg in den Vorratsraum 26 nachströmen kann.

Erfolgt nun eine Ausschaltung, wird durch die Kurbel 31 über die Stange 35 der Pumpzylinder 39 mit den daran befestigten Kontaktfingern 43 und den Kontaktstift 44 nach unten gezogen. Dabei gelangen zunächst die Kontaktfinger 43 ausser Eingriff mit dem Kontaktrohr 19. Das Gas im Pumpraum 40 erfährt eine Vorkompression, da die Blasdüse 46 noch durch den Buchsenteil 20 verschlossen ist. Sobald der Kontaktstift 44 die Bohrung im Buchsenteil 20 verlässt, zündet ein Lichtbogen, der durch das durch die nun freigegebene Blasdüse 46 aus dem Pumpraum 40 unter Druck ausströmende Löschgas beblasen wird. Dieses Gas wird kräftig erhitzt und erfährt dabei eine Drucksteigerung. Es expandiert an den Streben 21 vorbei in das Innere des Kontaktkörpers 18 und strömt von da über in diesem vorhandene Schlitze 55 in den Ausblasraum 53. Der in diesem Ausblasraum 53 entstehende Druckstoss pflanzt sich durch die Durchlassöffnungen 48 fort und von da aus einerseits in das Stützerrohr 28 und das daran angeschlossene Getriebegehäuse 30 und andererseits aber auch durch die Durchlässe 51, 52 in den Vorratsraum 26. Dadurch wird das hier vorhandene Gas komprimiert. Die erhöhte Temperatur des in den Ausblasraum 53 ausgetretenen Gases wird aber nur in bescheidenem Masse und viel langsamer auf das im Vorratsraum 26 sowie auf das im Stützerrohr 28 und im Antriebsgehäuse 30 vorhandene Gas übertragen.

Erfolgt unmittelbar nach dieser Ausschaltung wieder eine Einschaltung, so wird aus dem Vorratsraum 26 vorkomprimiertes, relativ kühles und unverseuchtes Löschgas durch das Ventil 41 in den Pumpraum 40 angesaugt, so dass in diesem für eine allenfalls unmittelbar folgende, nochmalige Ausschaltung eine Gasmenge zur Verfügung steht, deren Eigenschaften bezüglich Durchschlagfestigkeit und Kühlvermögen denjenigen des für die Beblasung des ersten bzw. vorangegangenen Lichtbogen eingesetzten Gases zumindest entsprechen, obwohl inzwischen im Ausblasraum 53 sich ein Gas angesammelt hat, das für eine unittelbare Beblasung eines Lichtbogens zunächst noch weniger günstige Eigenschaften aufweist.

Bei der in Fig. 2 skizzierten Ausführungsformen erkennt man den Mantel 25 des Hohlkörpers 23 und die durch diesen hindurchführende Schub- und Zugstange 35. Ebenso erkennt man die im unteren Endbereich des Mantels 35 vorhandenen Durchlassöffnungen 48.

Im Inneren des Hohlkörpers 23 sind zwei kragenartig geformte und mit Spiel ineinandergreifende Schikanenelemente 57,58 befestigt, die zwischen sich - ausgehend von im Umfangsbereich des Schikanenelementes 56 vorhandenen Durchlässen 58 - eine meanderartig verlaufenden, sozusagen auf sich selbst «gestülpten» Mantelraum 59 freilassen, durch welchen das durch die Öffnungen 48 aus dem Ausblasraum 53 eintretende Gas im Sinne der Pfeile 54 in den Vorratsraum 26 nachströmen kann. Dichtungsringe 60 dichten das Schikanenelement 56 gegen die Stange 35 ab.

Die vorteilhaften Wirkungen des Vorratsraumes 26 treten besonders dann in Erscheinung, wenn dessen Rauminhalt grösser, vorzugsweise 1,1- bis l,8mal grösser als der Pumpraum 40 in Einschaltstellung ist. Dies deshalb, weil der Pumpraum 40 nur eine seinem Rauminhalt entsprechende Menge Gas ansaugen kann, und wenn diese Menge geringer als jene im Vorratsraum 26 ist, kann sogar geduldtet werden, dass Gas geringerer

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Dichte in den unteren Bereich des Vorratsraumes 26 eindringt. auf einen Ausschalthub folgende, automatische Einschalthub Bevor sich diese zunächst örtlich begrenzte Dichteverminde- längst erfolgt.

rung in dem gesamten Vorratsraum 26 ausgebreitet hat, ist der

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Druckgasschalter mit einem gasdichten, einen hohlen Isolator aufweisenden Gehäuse, in dem ein von einem Ausblasraum umgebener Satz fester Kontakte und ein Satz beweglicher Kontakte sowie eine dem letzteren zugeordnete, an eine 5 Pumpvorrichtung angeschlossene Blasdüse angeordnet sind, wobei die Pumpvorrichtung einen mit dem beweglichen Kontaktsatz mitbeweglichen, einen Pumpraum umschliessenden Pumpzylinder aufweist, der seinerseits verschiebbar auf einem ortsfesten Kolben gelagert ist und wobei ein in den Pumpräu- i o men mündendes und zu diesem hin öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist, über das im Zuge des Einschalthubes Druckgas in den Pumpraum angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet,

dass der Pumpraum (40) über das genannte Rückschlagventil (41 ) an einen Vorratsraum (26) angeschlossen ist, der seiner- 15 seits über wenigstens einen labyrinthartig verlaufenden Strömungspfad mit dem Ausblasraum (53) kommuniziert.
2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsraum (26) in einem Hohlkörper (23) ausgebildet ist, dessen Stirnseite als Pumpkolben (24) dient. 20
3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrisch ausgebildete Hohlkörper (23) in dem vom Pumpkolben (24) entfernten Endbereich seiner Mantelfläche (25) Durchlassöffnungen (48) zum Ausblasraum (53) und eingebaute Schikanen (49,50; 56,57) aufweist, die den laby- 25 rinthartigen Strömungsweg begrenzen.
4. Druckgasschalter nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Schikanen im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wände (49,50; 56,57) sind.
5. Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 30 zeichnet, dass die Wände (49,50) radial verlaufen und abwechslungsweise im Bereich ihres Umfanges und im Bereich ihrer Mitte Durchlässe aufweisen.
6. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt des Vorratsraumes (26) grösser 35 als der Rauminhalt des Pumpraumes (40) in Einschaltstellung ist.
7. Druckgasschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt des Vorratsraumes (26) dem 1,1-bis l,8fachen Rauminhalt des Pumpraumes (40) in Einschaltstel- 40 lung entspricht.

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