DE1205607B - Pneumatic drive acting in both switching directions for switching contacts of a high-voltage switch, in particular a compressed air switch - Google Patents

Description

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.Pneumatic drive for switching contacts, acting in both switching directions of a high-voltage switch, in particular compressed air switch The invention relates on a pneumatic drive for switching contacts that works in both switching directions a high-voltage switch, in particular a compressed air switch, in which the drive piston is designed as a differential piston, the small area of which is constantly under pressure and its large area is only used to target and maintain what is assigned to it Switching state is acted upon with the compressed air. The special feature of one such drive consists in the fact that the constant pressure of the drive means acts like a tensioned mechanical spring which, after being released, initiates the switching movement reverses immediately and thereby a significant reduction in the operating time of the switch achieved in comparison to switches in which the drive compressed air only comes from one remote location must be supplied. This favorable quality is by name for high voltage switches with their long feed paths for the drive means of great importance.

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.However, the seal makes the constantly pressurized Difficulties in space if higher via a directly driven switch pin Currents must be conducted, which in the event of poor contact lead to small arcs and the associated corrugations or scorch marks on the switch pin. the rough spots can then easily destroy the actual sealant, so that there is a permanent loss of pressure on the switch pin side of the drive cylinder entry.

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.The invention is based on the object of a perfect seal to create the constantly pressurized room and the necessary damping the switching movement. For this purpose, according to the invention, two are different large piston parts (differential pistons) running in corresponding cylinders in a distance from one another corresponding to the stroke length of the movable switching contact provided and to dampen the switching movements in both directions over the large Piston acting damping means arranged. The use of a split differential piston with piston running in separate cylinder has compared to a switch with one. single drive piston for the movable switching contact the advantage that z. B. a current-carrying switch pin no longer with the sealing agent in Contact comes as a sealing means on the switching pin side of the drive cylinder which one of the drive pistons serves itself. It is also due to the choice of the proportions between the small and the large piston regardless of the thickness of the switch pin adjustment to different switching speeds is possible without difficulty.

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.Also, the space between the large cylinder and the small one Cylinder also to accommodate a damping device for the switching movement be exploited. For example, a damping device is particularly suitable for this purpose from a package of corrugated, elastic, thin steel disks. By their arrangement In the space filled with pressure medium, the panes also take place between them Compressed air, which is then strongly compressed at the end of the switching movement, so that the latter is converted into friction-consuming work that causes a rebound of the differential piston practically prevented. The same damping device could also be provided on the opposite side of the differential piston, but it is more practical to use simple air damping for reasons of space savings to work, which is preferably carried out in the form that the piston on this Side has a pin with which he can easily switch in the opposite direction Play in a corresponding recess in the bottom of the drive cylinder through the the pressure medium is supplied, engages.

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.Since the pin only has a small impact area in the end position for the differential piston, so that this only has a low initial speed could be moved, it is also useful in the bottom of the drive cylinder a second compressed air supply line, e.g. B. an annular channel to be arranged. This ring channel would, however, with the Damping of the switching movement is too great Represent the outlet cross-section for the air compressed by the differential piston. For this reason it is necessary to provide a check valve in the annular channel. For this purpose, an O-ring is particularly suitable, which opens the ring channel even with a small Pressure completely seals off, but on the other hand sufficient for the supply of compressed air Releases cross-section for the application of the differential piston.

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.To further explain the invention, a is shown schematically in the drawing shown embodiment that the voltage separation point of a compressed air power switch for medium voltages. These are only those for understanding the invention necessary parts shown.

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.In Fig. 1 means 1 the switching pin of the voltage separation point, 2 the drive cylinder and 3 the large piston of the differential piston. A second cylinder 4, which receives the small piston 5 , is arranged inside the drive cylinder. With 6 the damping device is referred to from a package of corrugated, elastic thin steel disks. This package is compressed by the piston 3 via the stop ring 7 when it is switched on. The piston 3 has a pin 8 with which it dips into a recess 9. An annular channel is designated with 10 , an O-ring with 11 , 12 represents a compressed air tank and 13 a control slide which is controlled by the on-off valve 14. The line 15 leads to the power interruption path, not shown any further, which is arranged above the fixed isolating contact 16 .

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.In the switch position shown, there is compressed air in the drive cylinder both above the piston 3 and below it. The compressed air above the piston 3 is constantly supplied from the compressed air tank via the line 17. It is distributed here over the space of the cylinder 4 and the spaces in the damping device 6. The ring 7 has several bores distributed over its circumference, through which the compressed air both to the smaller area of the piston 3 and to the area of the piston 5 and enters the slot-like space between the cylinder 4 and the stop ring 7 . When switched on, the pressure under the larger area of the piston 3 causes an upward movement. At the end of this switching movement, effective damping is achieved by compressing the steel disk package.

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.In eliminating flows through the on-off valve 14, the pressure acting in the line 18 compressed air via the line 19 into the space 20 of the control slide 13. As a result, 21 is of the differential piston downward, so that the space below the piston 3 via the line 22 and the space 23 of the control slide vented to the outside, while the compressed air tank is closed by the upper valve seat to prevent the compressed air from flowing out. As a result, the pressure exerted on the smaller area of the piston 3 moves the switching pin 1 downwards after the power interruption point had previously been actuated via the line 15. After immersion of the pin 8 , a larger amount of air is enclosed for damping, which slowly escapes through the recess 9.

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.When the on-valve 14 is switched on, compressed air is applied to the auxiliary drive 25 via the line 24 after actuation of the on-valve 14, so that the auxiliary drive 25, as shown in FIG. 2 it can be seen more clearly that the lock 26 , which is effective in the switched-off position, is released from the drive rod 27 of the piston 21. As a result, the compressed air constantly present under this piston can move the latter upwards, so that compressed air flows from the boiler 12 via the line 22 into the recess 9 and at the same time into the annular channel 10 , whereby the piston 3 is fully loaded and the switching pin 1 sets in motion at high speed and, after its final movement has been braked by the damping device 6, hits the mating contact 16 .

Claims (2)

Patentansprüche: 1. In beiden Schaltrichtungen wirkender pneumatischer Antrieb für Schaltkontakte eines Hochspannungsschalters, insbesondere Druckluftschalters, bei dem der Antriebsk olben als Differentialkolben ausgebildet ist, dessen kleinere Fläche ständig unter Druck steht und dessen große Fläche nur zur Erzielung und Aufrechterhaltung des ihr zugeordneten Schaltzustandes mit der Druckluft beaufschlagt ist, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß zur Abdichtung des ständig unter Druck stehenden Raumes zwei verschieden große, in entsprechenden Zylindern (2, 4) laufende Kolbenteile (3, 5) (Differentialkolben) in einem der Hublänge des beweglichen Schaltkontaktes entsprechenden Abstand voneinander vorgesehen sind und daß zur Dämpfung der Schaltbewegungen in beiden Richtungen über den großen Kolben (3) wirkende Dämpfungsmittel angeordnet sind. Claims: 1. Acting in both switching directions pneumatic drive for switching contacts of a high-voltage switch, in particular compressed air switch, in which the drive piston is designed as a differential piston whose smaller area is constantly under pressure and whose large area is only to achieve and maintain the switching state assigned to it with the Compressed air is applied, d a d urch g e - indicates that two different sized piston parts (3, 5) (differential piston) running in corresponding cylinders (2, 4) in one of the stroke length of the movable one to seal the constantly pressurized space Switching contact corresponding distance from each other are provided and that for damping the switching movements in both directions via the large piston (3) acting damping means are arranged. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen dem großen Zylinder (2) und dem kleinen Zylinder (4) eine Dämpfungsvorrichtung (6) vorgesehen ist. 3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (6) aus einem Paket gewellter, elastischer dünner Stahlscheiben besteht. 4. Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) auf der der Dämpfungsvorrichtung (6) abgekehrten Seite einen Zapfen (8) aufweist, mit dem er bei der umgekehrten Schaltrichtuno, mit leichtem Spiel in eine entsprechende Ausnehmung (9) im Boden des Zylinders (2), durch den die Druckluft zugeführt wird, eingreift. 5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch ge- kennzeichnet, daß im Boden des Zylinders (2) eine zweite Druckluftzufuhrleitung, z. B. ein Ringkanal, angeordnet ist. 6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringkanal (10) ein bei der Dämpfung der Schaltbewegung als Rückschlagventil wirkender O-Ring (11) eingelegt ist.2. Drive according to claim 1, characterized in that a damping device (6) is provided in the space between the large cylinder (2) and the small cylinder (4). 3. Drive according to claim 2, characterized in that the damping device (6) consists of a package of corrugated, elastic thin steel disks. 4. Drive according to claim 1 to 3, characterized in that the piston (3) on the side facing away from the damping device (6) has a pin (8) with which it is in the reverse Schalttrichtuno, with slight play in a corresponding recess ( 9) engages in the bottom of the cylinder (2) through which the compressed air is supplied. 5. Drive according to claim 4, characterized denotes Ge, that in the bottom of the cylinder (2) a second compressed air supply line, for example. B. an annular channel is arranged. 6. Drive according to claim 5, characterized in that an O-ring (11) which acts as a check valve in the damping of the switching movement is inserted into the annular channel (10).