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In beiden Schaltrichtungen wirkender pneumatischer Antrieb für Schaltkontakte
eines Hochspannungsschalters, insbesondere Druckluftschalters Die Erfindung bezieht
sich auf einen in beiden Schaltrichtungen wirkenden pneumatischen Antrieb für Schaltkontakte
eines Hochspannungsschalters, insbesondere Druckluftschalters, bei dem der Antriebskolben
als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen kleine Fläche ständig unter Druck
steht und dessen große Fläche nur zur Eizielung und Aufrechterhaltung des ihr zugeordneten
Schaltzustandes mit der Druckluft beaufschlagt ist. Das besondere Merkmal eines
solchen Antriebs besteht darin, daß der ständig anstehende Druck des Antriebsmittels
wie eine gespannte mechanische Feder wirkt, die nach ihrer Freigabe die Schaltbewegung
sofort umkehrt und dadurch eine bedeutende Herabsetzung der Eigenzeit des Schalters
erzielt im Vergleich zu Schaltern, bei denen die Antriebsdruckluft erst von einer
entfernten Stelle zugeführt werden muß. Diese günstige Eigenschaft ist namentlich
für Schalter hoher Spannungen mit ihren langen Zufuhrwegen für das Antriebsmittel
von großer Bedeutung.
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Allerdings macht die Abdichtung des ständig unter Druck stehenden
Raumes Schwierigkeiten, wenn über einen unmittelbar angetriebenen Schaltstift höhere
Ströme geleitet werden müssen, die bei schlechtem Kontakt zu kleinen Lichtbögen
und damit verbundenen Anfressungen bzw. Schmorstellen am Schaltstift führen. Die
rauhen Stellen können dann leicht die eigentlichen Abdichtungsmittel zerstören,
so daß ein dauernder Druckverlust an der Schaltstiftseite des Antriebszylinders
eintritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einwandfreie Abdichtung
des ständig unter Druck stehenden Raumes zu schaffen sowie die notwendige Dämpfung
der Schaltbewegung vorzusehen. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß zwei verschieden
große, in entsprechenden Zylindern laufende Kolbenteile (Differentialkolben) in
einem der Hublänge des beweglichen Schaltkontaktes entsprechenden Abstand voneinander
vorgesehen und zur Dämpfung der Schaltbewegungen in beiden Richtungen über den großen
Kolben wirkende Dämpfungsmittel angeordnet. Die Anwendung eines aufgeteilten Differentialkolbens
mit in getrenntem Zylinder laufenden Kolben hat im Vergleich zu einem Schalter mit
einem. einzigen Antriebskolben für den beweglichen Schaltkontakt den Vorteil, daß
z. B. ein stromdurchflossener Schaltstift nicht mehr mit dem Abdichtungsmittel in
Berührung kommt, da als Abdichtungsmittel an der Schaltstiftseite des Antriebszylinders
der eine der Antriebskolben selbst dient. Außerdem ist durch die Wahl der Größenverhältnisse
zwischen dem kleinen und dem großen Kolben unabhängig von der Stärke des Schaltstiftes
eine Abstimmung auf verschiedene Schaltgeschwindigkeiten ohne Schwierigkeiten möglich.
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Außerdem kann der Raum zwischen dem großen Zylinder und dem kleinen
Zylinder auch zur Unterbringung einer Dämpfungsvorrichtung für die Schaltbewegung
ausgenutzt werden. Beispielsweise eignet sich hierzu besonders eine Dämpfungsvorrichtung
aus einem Paket gewellter, elastischer dünner Stahlscheiben. Durch ihre Anordnung
in dem mit Druckmittel angefüllten Raum nehmen die Scheiben zwischen sich ebenfalls
Druckluft auf, die dann am Ende der Schaltbewegung stark zusammengepreßt wird, so
daß letztere in eine reibungsverzehrende Arbeit umgesetzt wird, die einen Rückprall
des Differentialkolbens praktisch verhindert. Eine gleiche Dämpfungsvorrichtung
könnte auch auf der entgegengesetzten Seite des Differentialkolbens vorgesehen sein,
doch ist es zweckmäßiger, aus Gründen der Raumerspamis mit einer einfachen Luftdämpfung
zu arbeiten, die vorzugsweise in der Form ausgeführt ist, daß der Kolben auf dieser
Seite einen Zapfen aufweist, mit dem er bei umgekehrter Schaltrichtung mit leichtem
Spiel in eine entsprechende Ausnehmung im Boden des Antriebszylinders, durch den
das Druckmittel zugeführt wird, eingreift.
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Da der Zapfen in der Endstellung nur eine kleine Beaufschlagungsfläche
für den Differentialkolben bietet, so daß dieser nur mit geringer Anfangsgeschwindigkeit
bewegt werden könnte, ist es ferner zweckmäßig, im Boden des Antriebszylinders eine
zweite Druckluftzufuhrleitung, z. B. einen Ringkanal, anzuordnen. Dieser Ringkanal
würde jedoch bei der
Dämpfung der Schaltbewegung einen zu großen
Auslaßquerschnitt für die durch den Differentialkolben zusammengepreßte Luft darstellen.
Aus diesem Grunde ist es notwendig, in dem Ringkanal ein Rückschlagventil vorzusehen.
Hierzu eignet sich besonders ein O-Ring, der den Ringkanal schon bei einem geringen
Druck völlig abdichtet, aber andererseits bei der Zuführung der Druckluft genügend
Querschnitt für die Beaufschlagung des Differentialkolbens freigibt.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein schematisch
gehaltenes Ausführungsbeispiel dargestellt, das die Spannungstrennstelle eines Druckluftleistungssehalters
für mittlere Spannungen wiedergibt. Dabei sind nur die für das Verständnis der Erfindung
notwendigen Teile gezeigt.
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In F i g. 1 bedeutet 1 den Schaltstift der Spannungstrennstelle,
2 den Antriebszylinder und 3 den großen Kolben des Differentialkolbens. Innerhalb
des Antriebszylinders ist ein zweiter Zylinder 4 angeordnet der den kleinen Kolben
5 aufnimmt. Mit 6
ist die Dämpfungsvorrichtung aus einem Paket gewellter,
elastischer dünner Stahlscheiben bezeichnet. Dieses Paket wird beim Einschalten
durch den Kolben 3 über den Anschlagring 7 zusammengepreßt. Der Kolben
3 besitzt einen Zapfen 8, mit dem er in eine Ausnehmung
9 eintaucht. Mit 10 ist ein ringförmiger Kanal bezeichnet, mit
11 ein O-Ring, 12 stellt einen Druckluftkessel- dar und 13
einen Steuerschieber, der von dem Ein-Aus-Ventil 14 gesteuert wird. Die Leitung
15 führt zu der nicht weiter gezeigten Leistungsunterbrechungsstrecke, die
oberhalb des festen Trennkontaktes 16 angeordnet ist.
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In der dargestellten Schalterstellung befindet sich sowohl oberhalb
des Kolbens 3 als auch unterhalb desselben Druckluft in dem Antriebszylinder.
Die Druckluft oberhalb des Kolbens 3 wird ständig vom Druckluftkessel über
die Leitung 17 zugeführt. Sie verteilt sich hier über den Raum des Zylinders
4 sowie die Zwischenräume in der Dämpfungsvorrichtung 6. Der Ring
7 hat mehrere über seinen Umfang verteilte Bohrungen, durch die die Druckluft
sowohl auf die kleinere Fläche des Kolbens 3 als auch auf die Fläche des
Kolbens 5 und in den schlitzartigen Raum zwischen dem Zylinder 4 und dem
Anschlagring 7 gelangt. Bei der Einschaltung bewirkt- der Druck unter der
größeren Fläche des Kolbens 3 eine Bewegung nach oben. Am Ende dieser Schaltbewe-Clung
wird durch das Zusammenpressen des Stahlscheibenpaketes eine wirksame Dämpfung erzielt.
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Bei der Ausschaltung strömt über das Aus-Ventil 14 die in der Leitung
18 anstehende Druckluft über die Leitung 19 in den Raum 20 des Steuerschiebers
13. Dadurch geht der Differentialkolben 21 nach unten, so daß der Raum unterhalb
des Kolbens 3
über die Leitung 22 und den Raum 23 des Steuerschiebers
ins Freie entlüftet, während der Druckluftkessel durch den oberen Ventilsitz gegen
ein Ausströmen der Druckluft abgeschlossen wird. Das führt dazu, daß der auf der
kleineren Fläche des Kolbens 3
lastende Druck den Schaltstift 1 nach
unten bewegt, nachdem zuvor über die Leitung 15 die Leistungsunterbrechungsstelle
betätigt war. Nach dem Eintauchen des Zapfens 8 wird eine größere Menge Luft
zur Dämpfung eingeschlossen, die langsam durch die Ausnehmung 9 entweicht.
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Beim Einschaltvorgang wird nach Betätigung des Ein-Ventils 14 Druckluft
über die Leitung 24 auf den Hilfsantrieb 25 gegeben, so daß dieser, wie aus
F i g. 2 deutlicher hervorgeht, die in der Ausschaltstellung wirksame Sperre
26 von der Antriebsstange 27 des Kolbens 21 löst. Dadurch kann die
unter diesem Kolben ständig anstehende Druckluft letzteren nach oben bewegen, so
daß nimmehr aus dem Kessel 12 über die Leitung 22 Druckluft in die Ausnehmung
9 und zugleich auch in den Ringkanal 10
strömt, wodurch der Kolben
3 voll beaufschlagt wird und sich der Schaltstift 1 mit hoher Geschwindigkeit
in Bewegung setzt und nach Bremsung seiner Endbewegung durch die Dämpfungsvorrichtung
6 auf den Gegenkontakt 16 trifft.