DE1106392B - Elektrischer Leistungsschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter, der durch ein Druckmedium betätigte trennbare Kontakte zum Unterbrechen eines elektrischen Stromkreises und ein Blasventil besitzt, mit dem ein Druckmedium so gesteuert wird, daß in der Nähe der Kontakte eine Strömung des Druckmediums zum Löschen eines zwischen den trennbaren Kontakten bei der Kontakttrennung gezogenen Lichtbogens erzeugt wird.

Es ist bekannt, elektrische Leistungsschalter, bei denen der Lichtbogen mittels eines Druckmediums gelöscht wird, mit einem Blasventil zu versehen, welches bei dem Beginn einer Trennbewegung der Lichtbogenkontakte einen Weg für die Strömung des · Druckmediums in die Nähe der Lichtbogenkontakte freigibt. Es sind dabei verschiedene Ausführungsformen von Blasventilen bekannt, bei welchen auf die eine Seite eines beweglichen Ventilkolbens die Kraft des Druckmediums oder einer Feder oder beide Kräfte gemeinsam einwirken, während die andere Seite des Kolbens mit einer Gegenkraft beaufschlagt wird, welche ausreicht, den Kolben in der geschlossenen Ventilstellung zu halten. Durch die Entlüftung eines die Schließung bewirkenden Gasdruckes oder eine andersartige geeignete Entlastung des Ventilkolbens von der Gegenkraft wird das Ventil schlagartig geöffnet.

Es ist auch bekannt, das Blasventil als Stoßventil auszubilden, welches über eine Hebelanordnung mechanisch geöffnet wird, wobei während des Öffnungsvorgangs die Öffnungskraft auch mit abgestufter Größe und Geschwindigkeit auf das Ventil einwirken kann.

Zur Einleitung des Öffnungsvorgangs bei Blasventilen der bekannten Ausführungsformen muß zunächst die gesamte zum Öffnen erforderliche Kraft während der Trennbewegung der Lichtbogenkontakte auf das Ventil einwirken. Wenn die Trennung der Lichtbogenkontakte anfangs mit hoher Beschleunigung sehr rasch erfolgen soll, ist es schwierig, die richtige zeitliche Folge zwischen der Trennbewegung w der Kontakte und der Öffnung des Blasventils genau einzustellen. Eine einwandfreie Abschaltung des Leistungsschalters wird dadurch in Frage gestellt.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einen elektrischen Leistungsschalter mit Druckmedium zu schaffen, dessen Blasventil rasch und sicher ausgelöst wird und mit dem daher diese Schwierigkeiten überwunden werden.

Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen auf das Blasventil ein nur wesentlicher Teil der Kraft, die zum Öffnen des Ventils erforderlich ist, aufgebracht wird, und daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, mit denen eine Trennung der Kontakte bewirkt und bei Elektrischer Leistungsschalter

Anmelder:

Allis Chalmers Manufacturing Company, Milwaukee, Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore

und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte,

Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 13. September 1955

Julius Walter Timmerman, North Weymouth, Mass.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Beginn der Trennbewegung dieser Kontakte der restliche Teil der Kraft, die zum öffnen des Blasventils erforderlich ist, auf dieses aufgebracht wird.

Da das Blasventil beim Empfang eines Ausschaltkommandos in seiner Öffnungsrichtung bereits mit dem größten Teil des zu seiner Öffnung erforderlichen Druckes vorgespannt ist, braucht während der Trennbewegung der Lichtbogenkontakte nur noch ein kleiner Teil dieses Druckes aufgebracht zu werden, um das Ventil völlig zu öffnen. Dieser kleine Teil der öffnungskraft wird durch die gleichen Mittel, welche auch die Trennung der Lichtbogenkontakte vollziehen, auf das Blasventil zur Einwirkung gebracht, so daß dieses sicher und stets in einer festen zeitlichen Folge bezüglich der Lichtbogenkontakte öffnet.

Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die teilweise in einer Seitenansicht einen mit einem Druckmedium betätigten Leistungsschalter gemäß der Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht der in Fig. 1 dargestellten Blasventileinrichtung;

Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung der Linie IH-III in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Leistungsschalter mit einem als Bauelement ausgeführten Behälter 6, welcher zur Speicherung eines unter Druck stehenden Mediums

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dient. Als Druckmedium kommt beispielsweise Druck- ventil 29, die Auslaßöffnung 32 und die Rohrleitung

luft in Betracht, die von einem geeigneten, nicht dar- 44 zum Antrieb 16 strömen kann. Wenn das elektro-

gestellten Kompressor geliefert werden kann. Obwohl magnetisch betätigte Ventil 25 sich wieder schließt,

Leistungsschalter der hier betrachteten Bauart im all- bringt es das Druckmedium in der Leitung 28 mit der

gemeinen mit einer Mehrzahl von ähnlichen Schalter- 5 Atmosphäre in Verbindung. Dadurch kann die Feder

polen ausgestattet sind, und zwar mit je einem für 35 das Ventil 29 wieder schließen und das Verbin-

jede Phase eines mehrphasigen elektrischen Systems, dungsgestänge 36 zusammenklappen,

ist nur ein Schalterpol dargestellt. Der Schalter wird Der Antrieb 16, der einen Zylinder 47 und einen

außerdem im einzelnen so beschrieben, als ob er in mit einer Kolbenstange 49 versehenen Kolben 48 ent-

einer einphasigen Ausführung vorhanden wäre. io hält, ist über eine Verbindungsstange 50 und einen

Der Schalter enthält einen feststehenden Licht- Kurbelarm 51 mit der Welle 40 verbunden. Der An-

bogenkontakt 7 und einen mit diesem zusammen- trieb 16 ist mit einem Entlastungsventil 52 versehen,

wirkenden beweglichen Lichtbogenkontakt 8, die durch das den Druck oberhalb des Kolbens 48 am oberen

Anschlüsse 9 und 10 mit einem elektrischen Strom- Ende oder in der Nähe des oberen Endes des Hubes

kreis verbunden sind. Die Lichtbogenkontakte sind so 15 freigibt. Das Entlastungsventil 52 ist mit Öffnungen

angebracht, daß sie in einer Lichtbogenkammer 11 55 versehen, die von einer Platte 56 freigegeben wer-

zum Eingriff kommen. Die Lichtbogenkammer 11 den. Die Platte 56 wird von einer Feder 57 in die

liegt mit einer Lichtbogenlöschkammer 12 in einer Richtung gedruckt, in der die Öffnungen freigegeben

Ebene. Die Lichtbogenkammer 11 liegt axial in einer werden.

Richtung mit einem hohlen Isolator 13, der über ein 20 Die Welle 40 ist mit einem Nocken 60 versehen,

geeignetes Blasventil 14 eine Verbindung zwischen der bei Drehung der Welle in die Ausschaltstellung

dem Behälter 6 und der Lichtbogenkammer 11 her- des Schalters dann an eine an einem Ende des Hebels

stellt, um einen Strahl des lichtbogenlöschenden strö- 37 befestigte Rolle 61 stößt, wenn der Hebel 37 durch

menden Mediums unter Druck zwischen die Licht- das Steuerventil 29 so eingestellt ist, daß er in der

bogenkontakte und durch die Lichtbogenkammer 11 25 Eingriffsbahn des Nockens 60 liegt. Der Antrieb 16

zu führen. betätigt nicht nur die Welle 40 und den Nocken 60,

Das Blasventil 14, das zur Einleitung des Öffnungs- sondern dient auch als zweiter Antrieb zur Erzeugung

Vorgangs eine relativ große Kraft benötigt, wird an- der zusätzlichen zum Öffnen des Blasventils erforder-

fangs durch die gemeinsame Wirkung eines kurz- liehen Kraft.

hubigen, kräftigen, durch Druckmedium betriebenen 30 Wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist der Antriebes 15 und eines durch Druckmedium betrie- Ventilschaft 34 des Ventilelementes 33 des Steuerbenen Antriebes 16, das die Kontakte bewegt, be- ventils 29 über einen Bügel 41 mit dem Verbindungstätigt. Das Blasventil 14 öffnet oder sperrt eine Ein- gestänge 36 verbunden. In der obersten Stellung des laßöffnung 18 für das Druckmedium. Der Antrieb 15, Ventilelementes 33 befindet sich das Gestänge 36 in der koaxial zum Blasventil 14 angeordnet ist, weist 35 einer übergeklappten Stellung. Die nach unten hängeneinen Zylinder 19, einen Kolben 20, eine Kolbenstange den Schwingarme 39, die sich frei um die Welle 40 oder einen Ventilschaft 21, eine Feder 22 und eine drehen können, bilden die Lagerung für den Stift 38, Einlaßöffnung 24 auf. Der Kolben 20 sitzt beweglich auf dem wiederum der Hebel 37 zur Betätigung des auf der Kolbenstange 21. Er greift aber an einem auf Blasventils gelagert ist. Der das Blasventil betätigende der Kolbenstange vorgesehenen Absatz an, während 40 Nocken 60 ist fest mit der Hauptwelle 40 verbunden die Kolbenstange eine vorbestimmte Strecke in Öff- und in der Fig. 1 in der Einschaltstellung des Schalnungsrichtung des Ventils zurücklegt. ters unmittelbar über der Rolle 61 des Hebels 37 an-Ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 25 öffnet geordnet dargestellt. In Fig. 2 ist der Nocken in der automatisch, sobald ein Kurzschluß in dem über- Ausschaltstellung des Schalters dargestellt, wachten Stromkreis auftritt. Das Ventil 25 steuert 45 Der Hebel 37 zur Betätigung des Blasventils kann den Durchstrom des Druckmediums von dem Be- sich um den Stift 38 frei drehen. Er wird jedoch halter 6 durch eine Rohrleitung 27, das Ventil 25, die durch die Schwerkraft gegen eine Verlängerung des Rohrleitung 28 eines Steuerventils 29 und durch die Ventilschaftes oder der Kolbenstange 21 gedrückt. Einlaßöffnung 24 des Zylinders 19 zur Betätigung des Eine beginnende Bewegung des Kolbens 48 des AnKolbens 20 des Antriebes 15. 50 triebes 16 in Ausschaltrichtung des Schalters bewirkt Das Ventil 29 weist ein Ventilgehäuse 30, eine eine Drehung der Hauptwelle 40 und des Nockens 60 Einlaßöffnung 31, eine Auslaßöffnung 32, ein Ventil- im Uhrzeigersinn. Zur gleichen Zeit hat der Ventilelement 33, einen Ventilschaft 34 und eine Druckfeder schaft 34 des Steuerventils 29 das Verbindungs-35 auf. Über ein zusammenklappbares Verbindungs- gestänge 36 in die übergeklappte Stellung gedrückt, gestänge 36 ist das Ventil 29 mit einem Hebel 37 55 so daß die Rolle 61 des Hebels 37 in der Eingriffsdurch einen Stift 38 verbunden. Der Hebel 37 ist bahn des Nockens 60 liegt. Die Drehkraft der Welle durch den Stift 38 mit zwei Schwingarmen 39, die auf 40 wird während des Beginns der Öffnungsbewegung einer schwingenden Welle 40 lose angebracht sind, des Schalters über den Nocken 60 und die Rolle 61 drehbar verbunden. Ein Glied 43 verbindet die auf den Hebel 37 übertragen, um im wesentlichen schwingende Welle 40 mit dem beweglichen sichel- 60 gleichzeitig mit der beginnenden Öffnungsbewegung förmig ausgebildeten Lichtbogenkontakt 8. Wenn der der Schalterkontakte die Öffnungsbewegung des Blas-Lichtbogenkontakt sich in der Einschaltstellung des \'entils 14 einzuleiten.

Schalters befindet, ist das Ventil 29 ebenfalls ge- Wenn der Nocken 60 über den Hebel 37 mit dem

schlossen, wobei das Ventilelement 33 die Auslaß- Ventilschaft 21 in Verbindung kommt, wird auf das öffnung 32 absperrt. 65 Blasventil 14 eine Kraft ausgeübt, die etwas größer

Wenn das Steuerventil 29 durch das Druckmedium ist als die Differenz zwischen der Öffnungskraft des

in der Rohrleitung 28 geöffnet wird, bewegt sich das Kolbens 20 und der Kraft, die erforderlich ist, um

A'entilelement 33 gegen die Wirkung der Feder 35 einen Öffnungsvorgang des Ventils einzuleiten. Eine

nach oben, so daß das Druckmedium aus der Rohr- Fortsetzung der Drehbewegung des Nockens 60 beleitung 28 durch die Einlaßöffnung 31, das Steuer- 70 wirkt die Drehbewegung des Hebels 37 im Uhrzeiger-

sinn, die zum vollen Öffnen des Blasventils 14 erforderlich ist. Die Druckluft, die aus dem Behälter 6 beim Öffnen des Blasventils 14 in das Gehäuse 62 einströmt, kann durch eine Bohrung 63 unmittelbar über dem Ventilschaft 21 in der Gehäusewandung in den Zylinder 19 auf der Seite des Kolbens 20 eintreten, die der Öffnung 24 gegenüberliegt. Die Kraft der aus der Öffnung 63 eintretenden Druckluft gleicht den Druck der durch die Einlaßöffnung 24 einströmenden Druckluft auf den Kolben 20 schnell aus. Damit wird, wenn der Nocken 60 bei seiner fortgesetzten Drehung im Uhrzeigersinn die Rolle 61 des Hebels 37 freigibt, die letzte Komponente der auf das Blasventil 14 wirkenden Öffnungskraft weggenommen, und das Blasventil schließt sich sofort unter der Wirkung des Überdruckes im Behälter. Die Feder 22 übt keine bedeutende Schließkraft auf das Ventil 14 aus. Der Hauptzweck der Feder 22 liegt darin, die Einlaßöffnung 18 des Blasventils 14 wirksam zu verschließen und dadurch Leckverluste, die ein anfängliches Füllen des Behälters 6 verzögern würden, zu verhindern.

Der Nocken 60 steuert sowohl die Öffnungs- als auch die Schließbewegung des Ventilschaftes 21. Die Gestalt der Nockenfläche kann so ausgeführt werden, daß sie die öffnungs- und Schließzeit sowie den Zeitraum, in dem das Blasventil offenbleibt, genau bestimmt.

Wenn der Schalter bei der Ausschaltbewegung eine bestimmte Stellung erreicht, wird die Öffnung 59 im Zylinder 47 des Antriebes 16 vom Kolben 48 freigelegt. Druckluft strömt jetzt durch die Öffnung 59 und die Rohrleitung 64 zum elektromagnetisch betätigten Ausschaltventil 25., um das in Fig. 2 dargestellte Hilfsventil 84 des Ventils 25 zu schließen. Ein Schließen dieses Hilfsventil 84 bewirkt, daß sich ein Hauptventil 83 des Ventils 25 wiederum schließt und dadurch gleichzeitig eine Auslaßöffnung 67 auf der unteren Seite zur Atmosphäre hin öffnet. Dadurch wird die Zufuhr von Druckluft zur Blasventilhauptleitung oder Leitung 28 abgesperrt, wobei die restliehe Druckluft in der Leitung zur Atmosphäre entweichen kann.

Gleichzeitig mit dem unmittelbar nach dem Schließen des Steuerventils 25 folgenden Zusammenbrechen des Druckes in der Leitung 28 kehrt das Ventilglied 33, das durch die Feder 35 nach unten gedrückt wird, in seine Ausgangslage zurück. Das Verbindungsgestänge 36 klappt dadurch zusammen, und die Schwinghebel 39 drehen sich entgegen dem Uhrzeigersinn um die Hauptwelle herum. Die sich daraus ergebende Verlagerung des Stiftes 38 bewirkt, daß sich der Hebel 37 um den Punkt, in dem er mit dem Ventilschaft 21 zusammenstößt, als momentanen Drehpunkt im Uhrzeigersinn herumdreht, wodurch seine Rolle 61 aus der Eingriffsbahn des Nockens 60 heraustritt. Diese verschobene Lage der Rolle 61 ist die normale Lage bei dem Einschaltvorgang des Schalters. Der das Blasventil betätigende Nocken 60 ist somit nur bei einer Ausschaltung des Schalters wirksam.

In der Praxis ist es möglich, daß ein Leistungsschalter bei einer Störung im Stromkreis geschlossen wird und die Auslöse-Zeiteinstellungen der Schutzrelais so eingestellt sind, daß ein Ausschaltimpuls auf den Schalter gegeben wird, bevor er die Einschaltstellung voll erreicht hat.

Die Wirkung eines derartigen Auslösevorganges auf die Wirkungsweise des Blasventils würde folgende sein: Anfänglich würde die Schließbewegung des das Ventil betätigenden Nockens 60 verzögert, und zwar möglicherweise in einem derartigen Umfang, daß die Ausschaltbewegung des Schalters beginnen würde, während der Nocken noch einen wesentlichen Abstand von seiner normalen Lage bei geschlossenem Schalter hat.

Wenn dieser Fall möglich wäre, würde die Einschaltbewegung des Schalters aufhören. Die Rolle 61 würde am Nocken 60 anliegen, bevor das zusammenklappbare Gestänge 36 in der übergeklappten Stellung ist, und die normale Ventilbetätigungskraft des Nockens würde beim Beginn der Ausschaltbewegung des Schalters nicht über den Hebel 37 auf den Schaft 21 des Ventils 14 übertragen werden. Eine Folge hiervon könnte ein Druckluftstrahl bei der Kontakttrennung des Schalters sein, der zur Löschung des entstehenden Lichtbogens nicht ausreicht.

Um ein derartiges Versagen des Blasventils zu verhindern, ist das Ventilelement 33 so ausgelegt, daß es eine ausreichende Kraft ausübt, um die zusammenklappbaren Hebel 36 unabhängig von jedem störenden Einfluß, den ein vorzeitiges Zusammentreffen des Hebels 37 mit dem das Ventil betätigenden Nocken 60 bewirken könnte, bis über den Totpunkt durchzudrücken. Im Falle eines derartigen vorzeitigen Zusammentreffens bewirkt das Ventilelement 33 über die zusammenklappbaren Hebel 36, daß sich der Hebel 37 um den Berührungspunkt der Rolle 61 mit dem Nocken 60 als Momentandrehpunkt dreht, so daß das Ventil 14 in seine voll geöffnete Stellung gestoßen wird. Da das Ventilelement 33 den Zustrom von Druckluft zum Öffnungszylinder des Schalters regelt, wie bereits beschrieben, bleibt die richtige Folge von Kontakttrennung des Schalters und Öffnen des Blasventils erhalten.

Das Schließen der Lichtbogenkontakte wird durch die Einschaltung eines elektromagnetisch betätigten Ventils 69, das im wesentlichen dem Ventil 25 gleicht, eingeleitet. Das Ventil 69 verbindet den Behälter 6 mit dem einen Anschluß des Antriebes 70.

Der Antrieb 70 verdreht über eine Verbindungsstange und einen Hebel 71 die Welle 40 entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß die Kontakte 7 und 8 geschlossen werden. Der Antrieb 70 besteht aus einem Zylinder 72, einem Kolben 73 und einem Entlastungsventil 74. Das Ventil 74 ist mit Öffnungen 76 versehen, die von einer Platte 77 freigegeben werden. Die Platte 77 wird durch eine Feder 78 in die Richtung gedrückt, in der die Öffnungen freigelegt werden. Der andere Anschluß des Einschaltantriebes 70 ist über eine Auslaßöffnung 79 und eine Rohrleitung 75 mit dem elektromagnetisch betätigten Ventil 69 verbunden. In der Einschaltstellung des Schalters befindet sich der Kolben 73 des Antriebes 70 in seiner untersten Stellung.

Das Ventil 25 besteht aus einem Gußteil, das einen Zylinder 80 bildet, welcher mit einer Zuflußöffnung 81 für das Druckmedium und einer Austrittsöffnung 82 versehen ist. Die Öffnung 81 ist mit der Rohrleitung 27 und die Öffnung 82 mit der Rohrleitung 28 verbunden. Der Zylinder 80 ist mit einem Differentialkolben oder Hauptventilglied 83 versehen, das im Zylinder 80 so angeordnet ist, daß zwischen der unteren und der oberen Seite des Ventilgliedes 83 ein Durchlaß von vorbestimmtem Querschnitt vorhanden ist. Der Zylinder 80 ist außerdem mit einem Hilfsventil 84 versehen, dessen Öffnen die Bewegung des Hauptventilgliedes 83 einleitet. Das Hilfsventil 84 ist innerhalb eines Gußteils 85 angeordnet, das in den Zylinder 80 eingesetzt ist. Eine Feder 86 drückt das Ventil 84 in die geschlossene Stellung. Das Ventil 84

ist mit einer drosselnden Kappe 87 versehen, die eine definierte Kolbenfläche bildet. Eine kleine Menge von durch das Hilfsventil 84 tretender Luft hebt den Hilfskolben oder die Kappe 87 gegen die Wirkung der Feder 86 hoch genug, so daß die gesamte Kolbenfläche des Kolbens 88 wirksam wird und gegen die Wirkung der Feder 86 angehoben werden kann. Der Kolben 88 ist so in das Gußteil 85 eingesetzt, daß er einen Durchtritt von vorbestimmtem Querschnitt für den Luftstrom von der unteren zur oberen Seite des Kolbens zuläßt. Die Oberseite des Kolbens 88 steht über eine Mehrzahl von Entlüftungsbohrungen 89 mit der Atmosphäre in Verbindung. Innerhalb des Kolbens 88 ist ein nachgiebiges, abdichtendes Material 90 angeordnet, das eine vollständige Dichtung schafft, wenn das Hilfsventil 84 geschlossen ist. Wenn das Hauptventil 83 von seinem kreisringförmigen Ventilsitz 120 abgehoben wird, so daß eine direkte Verbindung zwischen den Öffnungen 81 und 82 geschaffen wird, schließt ein Ventilglied 121, das mit dem vom Kolben ao betätigten Ventilglied 83 durch eine Stange 122 verbunden ist, eine öffnung 67, um zu verhindern, daß die Luft durch die Öffnung 67 zur Atmosphäre entweicht.

Das Hilfsventil 84 wird durch einen unter Federspannung stehenden Hebelarm 91, der auf eine Schubstange 92 drückt, geschlossen gehalten. Die Schubstange 92 liegt am Schaft des Hilfsventils an. Der Hebelarm 91 ist bei 93 drehbar befestigt und so angeordnet, daß er bei 94 an einer Armatur 95 eines Magneten 96 befestigt werden kann. Der Magnet 96 weist weiterhin eine Spule 97 und einen Kern bzw. ein Gußteil 98 aus paramagnetischem Material auf.

Die Feder 101 drückt den Hebelarm 91 in die Richtung, in der das Ventil geschlossen ist. Sie ist kräftig genug, um das Hilfsventil geschlossen zu halten, wenn es einmal geschlossen ist, sie ist jedoch nicht kräftig genug, das Hilfsventil zu schließen, wenn es geöffnet ist.

Das Gußteil 98 bildet an seinem unteren Ende einen Zylinder 102 aus unmagnetischem Material, der mit einem Kolben 103 aus paramagnetischem Material versehen ist. Der Kolben 103, der einen Teil eines magnetischen Poles 105 bildet, wird durch eine Feder 104 in seine untere Stellung gedrückt; wenn er betätigt wird, bewegt er den magnetischen Pol 105 nach oben. Der PoIlOS wirkt auf das Glied 95 und dreht den Hebelarm 91 entgegen dem Uhrzeigersinn. Der Hebelarm 91 hält dann das Hilfsventil 84 in der geschlossenen Stellung.

Das Gußteil 98 ist mit zwei Bauteilen versehen, von denen je eines an den beiden Endlagen in dem Zylinder 102 angeordnet ist. Diese Bauteile bilden Polflächen, um den Kolben 103 in einer der beiden Lagen magnetisch festzuhalten.

Der Kolben 103 des Ventilmechanismus 25 kann durch das Druckmedium im Zylinder 47 des Antriebes 16 über eine Öffnung 59 und eine Rohrleitung 64 betätigt werden. Der Kolben 103 des ähnlichen Ventils 69 kann durch das Druckmedium aus dem Zylinder 72 des Antriebes 70 über eine Rohrleitung 75 oder durch das Druckmedium in der Rohrleitung 28 über eine Rohrleitung 100 betätigt werden.

Es kann, wenn es gewünscht wird, ein handbetätigter Xotausschaltmechanismus für das Hilfsventil vorgesehen werden, um das Hauptventilglied 83 zu öffnen.

Beim Auftreten eines Kurzschlusses im Stromkreis wird die Betätigungsspule 97 des Ventils 25 mit Strom versorgt. Das Glied 95 wird so betätigt, daß es den Hebelarm 91 im Uhrzeigersinn um seinen Drehpunkt 93 dreht, so daß das Hilfsventil 84 freigegeben wird. Wenn der Überdruck des Mediums im Behälter 6 unter einem bestimmten Wert liegt, genügt die am Hauptventilglied 83, Hilfsventil 84 und Kolben 88 vorbeiströmende Luft nicht, um das Hilfsventil 84 merklich von seinem Sitz anzuheben. Bei einem vorbestimmten Behälterdruck erzeugt die am Hauptventilglied 83 vorbeiströmende Luft zwischen dem Hauptventilglied 83 und dem Hilfsventil 84 einen Überdruck, der groß genug ist, um die Kappe 87 des Hilfsventils 84 so weit anzuheben, daß der Durchfluß um die Kappe 87 herum groß genug ist, um unter dem Kolben 88 einen Druck aufzubauen, der das Hilfsventil 84 in seine offene Stellung drückt und in dieser festhält. Der Druck zwischen dem Hauptventilglied 83 und dem Kolben 88 wird auf einen vorbestimmten geringen Wert vermindert, wodurch der Druck auf der stromaufwärtigen Seite des Hauptventilgliedes 83 das Ventilglied 83 in die offene Stellung drückt und in dieser hält. Auch in der offenen Stellung reicht die am Ventilglied 83 vorbeiströmende Luft noch aus, um das Hilfsventil 84 offenzuhalten. Die Feder 86 besitzt genügend Kraft, das Hilfsventil geschlossen zu halten. Die Federkraft reicht jedoch nicht aus, das Hilfsventil zu schließen, wenn es einmal geöffnet ist.

Über das elektromagnetisch betätigte Ventil 25 wird der Rohrleitung 28 Druckluft zugeführt, die auf den Kolben 20 einen Druck ausübt und dadurch in Öffnungsrichtung des Ventils auf den Ventilschaft 21 einwirkt. Die wirksame Fläche des Kolbens 20 ist so gewählt, daß er auf den Schaft des Blasventils 14 eine Kraft ausübt, die etwa 80% der Kraft beträgt, die zum Aufstoßen des Ventils nötig ist.

Gleichzeitig mit der Zufuhr von Druckluft zum Antrieb 15 wirkt die Druckluft direkt nach oben durch die Einlaßöffnung 31 und übt auf das Ventilelement 33 einen Druck aus. Das Ventilelement 33 gibt bei seiner Aufwärtsbewegung die Öffnung 32 in der Wandung des Ventilkörpers 30 frei. Die Druckluft aus der Rohrleitung 28 strömt dann durch die Auslaßöffnung

32 und die Rohrleitung 44 zum Zylinder 47 des Antriebes 16. Dadurch bestimmt das Ventil 29 den Augenblick der Betätigung des Ausschaltantriebes 16 für den Schalter und schafft, wenn das Ventil offen ist. für das Druckmedium einen Zuflußkanal zum Antrieb 16. Die Zufuhr des Druckmediums durch die Rohrleitung 28 bewirkt einen vorbestimmten Öffnungsdruck am Blasventil 14 und Steuerventil 29 und läßt anschließend eine Zufuhr des Druckmediums zum Antrieb 16 zu, um die Lichtbogenkontakte zu öffnen. Die Aufwärtsbewegung des Ventilgliedes 33 wird über den Bügel 41 auf die zusammenklappbaren Hebel 36 übertragen. Die Hebel 36 werden durch das Ventilelement in ihre vorbestimmte übergeklappte Stellung bewegt, wenn das Ventilelement seine obere Stellung erreicht. Die Aufwärtsbewegung des Ventilelementes

33 und die anschließende Bewegung der Hebel 36 in ihre übergeklappte Stellung bewirken, daß die Rolle 61 des Hebels 37 in die Eingriffsbahn des Nockens 60 auf der Welle 40 kommt. Die beginnende Bewegung des Kolbens 48 des Antriebes 16 in die Ausschaltrichtung des Schalters bewirkt eine Drehung der Welle 40 und des Nockens 60 im Uhrzeigersinn. Die Drehkraft des Nockens 60 wird über die Rolle 61 augenblicklich auf den Hebel 37 übertragen, um die Öffnungsbewegung des Blasventils 14 im wesentlichen gleichzeitig mit der Öffnungsbewegung der Kontakte des Schalters einzuleiten. Der Nocken 60 liefert die zusätzliche Kraft, die erforderlich ist, um das Blas-

ventil aufzustoßen. Eine Fortsetzung der Drehbewegung des Nockens bewirkt eine Drehbewegung des Hebels 37 im Uhrzeigersinn, die erforderlich ist, um das Blasventil ganz zu öffnen.

Die vom Blasventil 14 freigegebene Druckluft aus dem Behälter 6 strömt durch den Kanal 63 in die Kammer des Zylinders 19 auf der angetriebenen Seite des Kolbens 20 und baut hier einen Gegendruck am Kolben 20 auf, der bei Freigabe der Rolle 61 durch den Nocken 60 gestattet, daß die Druckluft im Behalter 6 das Blasventil 14 in die geschlossene Stellung drückt.

Wenn der bewegliche Kontakt 8 bei seiner Öffnungsbewegung eine vorbestimmte Stellung erreicht, gibt der Kolben 48 des Antriebes 16 die Öffnung 59 frei, so daß Druckluft durch die Öffnung 59 und die Rohrleitung 64 zur Unterseite des Kolbens 103 im Zylinder 102 gelangen kann.

Der Kolben 103 und das Glied 105 werden nach oben bewegt und drücken das Glied 95 nach oben, so daß sich der Hebelarm 91 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die Stange 92 ist gleitend in einem napfartigen Teil 119 angeordnet und wird vom Hebel 91 so betätigt, daß das Hilfsventil 84 geschlossen wird, wodurch sich hinter dem Hauptventilglied 83 ein Druck zum Schließen des Ventils aufbauen kann. Wenn das Hilfsventil 84 durch eine äußere Kraft einmal geschlossen worden ist, reicht die Kraft der Federn 86 und 101 aus, um das Ventil geschlossen zu halten.

Wenn die Spule 97 mit Strom versorgt wird, wird der Kolben 103 des Polgliedes 105 in einer der beiden möglichen Lagen magnetisch festgehalten. Wenn der Druck in der Rohrleitung 64 unter einem vorbestimmten Wert liegt, befindet sich der Kolben 103 in seiner unteren Stellung. Der durch den Kern 98 verlaufende magnetische Fluß läuft weiter durch die unteren Polflächen und den Kolben 103, um diesen in seiner unteren Lage magnetisch festzuhalten. Der magnetische Fluß im Kern 98 zieht das Glied 95 an und bewegt es zum Polglied 105 herab, wodurch der Hebelarm 92 sich im Uhrzeigersinn dreht und die Feder 101 zusammengedrückt wird. Eine solche Drehung des Hebelarmes 91 im Uhrzeigersinn nimmt die äußere Kraft vom Schaft des Hilfsventils 84. Falls die Spule 97 noch unter Strom steht, nachdem die Kontakte 7 und 8 einen gewissen Abstand voneinander haben, strömt Luft aus den Rohrleitungen 28 und 44 durch den Antrieb 16 und die Öffnung 59 im Zylinder 47 in die Rohrleitung 64. Das Druckmedium in der Rohrleitung 64 drückt den Kolben 103 und das magnetische Polglied 105 nach oben und von der unteren Polfläche weg. Wenn der Kolben 103 seine obere Lage erreicht, wird er angezogen und magnetisch an der oberen Polfläche in dieser Lage festgehalten. Solange die Spule 97 einen bestimmten Strom erhält, bleibt der Kolben 103 in seiner oberen Lage an der oberen Polfläche.

Bei der Aufwärtsbewegung stößt das Polglied 105 das Glied 95 nach oben und schließt durch die Drehung des Hebels 91 entgegen dem Uhrzeigersinn das Hilfsventil 84. Wenn die Ventilkappe 87 zu drosseln beginnt, drückt die Feder 101 das Hilfsventil 84 in die geschlossene Stellung und hält es in dieser. Eine dauernde Einschaltung der Spule 97 hält den Kolben 103 an der oberen Polfläche, während der Hebelarm 91 das Hilfsventil 84 auch dann geschlossen hält, wenn der Druck in der Leitung 64 stark vermindert wird.

Bei einer kurzen Betätigung eines Druckknopfes, der die Spule 97 nur so lange mit Strom versorgt, daß das Hilfsventil 84 angehoben und offengehalten wird, würde das Hilfsventil 84 offenbleiben, bis der Ventilmechanismus 25 einen vollständigen Arbeitsgang beendet hat. Wenn das Hilfsventil geöffnet hat, ist die Feder 101 nicht kräftig genug, das Ventil zu schließen. Erst muß Druckluft, die durch den Antrieb 16 und die Rohrleitung 64 strömt, den Kolben 103 und das Polstück 105 anheben, um den Hebelarm 91 entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen und das Hilfsventil in Schließrichtung bis zu dem Punkt zu bewegen, an dem die Feder 101 eingreift und das Hilfsventil 84 und das Hauptventilglied 83 vollständig schließt.

Der Leistungsschalter wird durch eine Stromversorgung des elektromagnetisch betätigten Ventils eingeschaltet. Dieses Ventil arbeitet in der gleichen Weise wie das Ventil 25 und gestattet den Durchstrom des Druckmediums aus dem Behälter 6 durch das Hauptventilglied 83 zum Antrieb 70. Die Betätigung des Antriebes 70 schließt die Kontakte 7, 8.

Die Rohrleitungen 75 und 100 sind mit der oberen Seite des Gehäuses 98 der Spule des Ventils 69 verbunden und drücken den Kolben 103 des Ventils 69 nach unten, um das Hilfsventil während eines Ausschaltvorganges des Schalters geschlossen zu halten. Dadurch wird, wenn während der Einschaltbewegung des Schalters eine Ausschaltbewegung eingeleitet wird, das Öffnungsventil bevorzugt betätigt.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Leistungsschalter, der durch ein Druckmedium betätigte trennbare Kontakte zum Unterbrechen eines elektrischen Stromkreises und ein Blasventil besitzt, mit dem ein Druckmedium so gesteuert wird, daß in der Nähe der Kontakte eine Strömung des Druckmediums zum Löschen eines zwischen den trennbaren Kontakten bei der Kontakttrennung gezogenen Lichtbogens erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen auf das Blasventil nur ein wesentlicher Teil der Kraft, die zum Öffnen des Ventils erforderlich ist, aufgebracht wird, und daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, mit denen eine Trennung der Kontakte bewirkt und gleichzeitig bei Beginn der Trennbewegung dieser Kontakte der restliche Teil der Kraft, die zum Öffnen des Blasventils erforderlich ist, auf dieses aufgebracht wird.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Antrieb vorgesehen ist, der auf das Blasventil einen wesentlichen Teil der Kraft, die zum Öffnen des Ventils erforderlich ist, ausübt, daß ein zweiter Antrieb zum Trennen der Kontakte vorgesehen ist, daß weitere primäre Betätigungsmittel vorgesehen sind, die beide Antriebe in Tätigkeit setzen, und daß schließlich sekundäre Betätigungsmittel vorgesehen sind, die bei Beginn der Trennbewegung der Kontakte vom zweiten Antrieb so betätigt werden, daß der restliche Teil der Kraft, die zum Öffnen des Blasventils erforderlich ist, auf dieses ausgeübt wird.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der zweite Antrieb so gesteuert wird, daß er zu einer vorbestimmten Zeit nach Betätigung des ersten Antriebes wirksam wird.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Regelmittel ein Ventil enthalten, das durch das genannte primäre Betätigungsmittel so betätigt wird, daß zur vorbestimmten Zeit dem zweiten Antrieb Druckmedium zugeführt wird.

109 580/323

5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre Betätigungsmittel so betätigt wird, daß dem ersten Antrieb und dem Ventil gleichzeitig Druckmedium so zugeführt wird, daß auf den ersten Antrieb ein vorbestimmter Druck in Öffnungsrichtung des Blasventils wirkt und daß auf das Ventil ein vorbestimmter Druck wirkt, der dieses in die Arbeitsstellung bringt.

6. Leistungsschalter nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Betätigungsmittel ein elektromagnetisch betätigtes Ventil enthalten, das automatisch anspricht, wenn in dem vom Leistungsschalter überwachten elektrischen Stromkreis ein Kurzschluß auftritt.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Betätigungsmittel einen drehbar befestigten Hebel aufweist, der von dem Ventil in eine bestimmte Stellung bewegt wird, in der der Hebel vom zweiten Antrieb so betätigt wird, daß er seine Kraft auf das Blasventil überträgt.

8. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel mit dem Ventil durch ein zusammenklappbares Gestänge verbunden ist, das von dem Ventil aus einer anfänglich zusammengeklappten Stellung in eine übergeklappte Stellung bewegt wird, wodurch der Hebel in seine vorbestimmte Stellung gebracht wird.

9. Leistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel, wenn er sich in seiner . vorbestimmten Stellung befindet, vom zweiten Antrieb über einen Nocken betätigt wird, der wirksam mit dem Antrieb so verbunden ist. daß er von diesem gedreht wird.
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10. Leistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel um den Berührungspunkt mit dem Nocken als Momentandrehpunkt gedreht wird.

11. Leistungsschalter nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in seine unwirksame Anfangsstellung gedrückt wird.

12. Leistungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil durch federnde Mittel in die unwirksame Anfangsstellung gedrückt wird.

13. Leistungsschalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit dem zusammenklappbaren Gestänge so verbunden ist, daß ein Zusammenklappen des Gestänges bewirkt wird, wenn das Ventil bei Wegnahme des auf das Ventil wirkenden vorbestimmten Druckes in seine unwirksame Stellung gedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 288 168, 538 658,
551527, 659281, 715 978.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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