DE2627051A1

DE2627051A1 - Schaltventilanordnung zur steuerung des flusses eines stroemungsmittels

Info

Publication number: DE2627051A1
Application number: DE19762627051
Authority: DE
Inventors: Haruo Honda; Hiroshi Itoh
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1976-12-23
Also published as: JPS51150074A; US4109894A; JPS5636773B2; DE2627051B2; DE2627051C3

Description

PATENTANWÄLTE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

MÜNCHEN SO₁ MARIAHILFPLATZ 2 & 3 POSTADRESSE: D-8 MÜNCHEN ©5, POSTFACH 85 0160

HITACHI, LTD.

DIPL. CHEM. DR. OTMAR DITTMANN (t1076) KARL LUDWIQ SCHIFF DIPUCHEM. DR. ALEXANDER V. FONER DIPL. INQ. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHUBEL-HOPr DIPL. INQ. DIETER EBBINQHAUS

telefon (obo) 48 9o 64 telex β-π3βοβ auro d

auromarcpat München

16o Juni 1976 DA - 12 149

Prioritätj 18. Juni 1975, Japan, Nr. 73 865

Schaltventilanordnung zur Steuerung des Flusses eines Strömungsmittels

Die Erfindung bezieht sich auf Schaltventilanordnungen zur Steuerung des Flusses eines Fluids und betrifft speziell eine Schaltventilanordnung, die sich auf ein mechanisches Signal hin in eine geöffnete Stellung bringen läßt, um !Druckluft zum Antrieb eines Betätigungsventils durchzulassen, wobei das Betätigungsventil mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann, auch wenn es große Abmessung hat·

Ein Stromkreisunterbrecher, der als Gasschalter mit Blasvorrichtung ausgebildet ist (puffer type gas circuit breaker), ist ein typischer Anwendungsfall für eine Schaltventilanordnung, die auf ein mechanisches Signal hin ein Fluid zur Beaufschlagung eines Betätigungsventils bringen muß· Um den ständig großer

609852/0807

werdenden Bedarf an elektrischer Leistung durch Versorgung mit Elektrizität hoher Qualität befriedigen zu können, ist in den. letzten Jahren die Nachfrage nach Gasschaltern mit Blasvorrichtung für Höchstspannung und hohe Leistungsfähigkeit gestiegen· Solche Gasschalter müssen bei hoher Geschwindigkeit z.B. mit zwei Unterbrechungszyklen arbeiten, um die Übergangssicherheit für das Starkstromnetz zu gewährleisten.

Die bei einem GasStromschalter mit Blasvorrichtung verwendete Schaltventilanordnung zur Steuerung des Flusses eines Fluids muß also derart aufgebaut sein, daß sie das Betätigungsventil auf ein mechanisches Signal hin mit hoher Geschwindigkeit antreibt« Andererseits ist zu berücksichtigen, daß die Anzahl der erforderlichen Schaltstrecken ge Pol eines Leistungsschalters größer ist, wenn der Schalter für Höchst spannung ausgelegt ist ο So sind beispielsweise im Falle von Leistungsschaltern für eine Kennspannung von 55Q KF im allgemeinen vier Schaltstrecken ge Pol vorzusehen Infolgesessen ist das Gewicht der beweglichen Teile ver, Leistungsschauen! dieses Syps mehr als doppelt so groß wis ic Fall© von Leistungsschalter!! für eine übliche Nennspannung -von 300 KF₅ bei denen die Anzahl der Schaltstrecken je-Pol gleich zwei ist» Dies erfordert eine größere Stellkraft zur Betätigung der Leistungsschalter und somit auch größere Betätigungsventile· Herkömmliche Schaltventilanordnungen eignen sich wegen ihrer Konstruktion jedoch nicht dazu, große Betätigungsventile mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben. . " ·

In den "bisher verwendeten Systemen geht das Verstellen des Betätigungsventils für einen Leistungsschalter folgendermaßen vor sich. Eine Spule wird durch ein elektrisches Signal erregt, um durch die magnetische Kraft der Spule den Haken eines Hakenmechanismus freizugeben, so daß durch die Spannkraft einer Feder eine Stange oder Spindel in Bewegung gesetzt wird, um ein mechanisches Signal auf ein Schaltventil zu geben_v welches dadurch in eine geöffnete Stellung gebracht wird. Bei geöffnetem Schaltventil strömt Druckluft in den Antriebsraum des Betätigungsventils, um einen Stellkolben des Betätigungsventils anzutreiben. Wenn man

609852/0807

mit einem solchen System ein Betätigungsventil der oben erwähnten großen Bauart verstellen will, dann ist auch ein Schaltventil größerer Ausführung.erforderliche Dies wiederum erfordert die Verwendung einer Betätigungsfeder mit größerer Spannkraft, um das Schaltventil gegen den Schließdruck zu öffnen, der von einem normalerweise im Schaltventil eingeschlossenen unter Druck stehenden Fluid ausgeübt wird· Eine Erhöhung der Spannkraft der Feder führt zu einer Erhöhung des Flächendrucks an der Eingriffsstelle des Hakens und bedingt auch einen größeren Haken· Die Folge ist, daß das Trägheitsmoment bei der Schwenkbewegung des Hakens größer wird«, Man begegnet somit technischen Schwierigkeiten, wenn man ein Schaltventil der bekannten Art mit hoher Geschwindigkeit betreiben wille

Bei dem herkömmlichen Schaltventil des beschriebenen Typs müssen außerdem die Aufsitzflächen am oberen und am unteren Ventilsitz klein sein, wenn das Schaltventil mit hoher Geschwindigkeit arbeiten soll, während dem Schaltventil der erforderliche Ventilsitzdruck (gewöhnlich 20 bis 40 kg/cm ) angelegt wird, um das komprimierte Fluid im Ventil unter Verschluß zu halten. Die Ventilsitzflächen haben infolgedessen relativ scharfe Form, wodurch die Dichtungen beschädigt werden, an die sich die Ventilsitzflächen legen_e

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltventilanordnung verbesserter Konstruktion zur Steuerung des Flusses eines Fluids zu schaffen, welche auf ein mechanisches Signal hin in eine geöffnete Stellung gebracht wird, um ein Fluid zum Wirksamwerdenlassen eines Betätigungsventils in die Arbeitskammer des Betätigungsventils bringen zu lassen.

Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll die Schaltventilanordnung des genannten Typs eine derartige Struktur aufweisen, daß sie mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, auch wenn das Betätigungsventil groß ist«,

Eine wiederum andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die

609852/0 8 07

Schaltventilanordnung des genannten ¹SjJiS strukturell so auszubilden, daß sowohl die obere als auch die untere Ventilsitzflache eine Größe hat, bei welcher die mit den Ventilsitzflächen in Ansch lag gebrachten Dichtungen nicht beschädigt werden·

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltventilanordnung des genannten Typs strukturell so auszubilden, daß sie sich besonders gut zur Steuerung des Flusses eines Fluids eignet, welches den Stellkolben des Betätigungsventils für einen Gasschalter mit Blasvorrichtung antreibt, und daß sie mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann, um den Kolben des Betätigungsventils schnell anzutreiben, auch wenn dieser Kolben groß ist. . .

Gemäß der Erfindung besteht eine Schaltventilanordnung aus einem Gehäuse, welches eine mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllte Schaltventilkammer definiert, einem im Gehäuse befindlichen Hauptventil und einem Tochterventil, welches sich in einer Tochterventilkammer im Hauptventil befindet. Das Tochter- "' ventil wird abhängig von einem ihm zugeführten Signal in eine offene Stellung gebracht, wodurch das in der Schaltventilkammer enthaltene unter Druck stehende Fluid veranlaßt wird, auf das Hauptventil zu wirken und dieses zu öffnen, so daß das unter Druck stehende Fluid das Betätigungsventil verstellen kann.

Vorzugsweise ist das Tochterventil im wesentlichen koaxial mit dem Hauptventil angeordnet_o

Das mechanische Signal wird dem Tochterventil vorzugsweise vermittels einer Stößelstange zugeführt₃ die gleitend in einer öffnung in der oberen Wandung des Gehäuses eingepaßt ist.

Die Erfindung wird nachstehend an ainem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert«,

Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltventilanordnung, die sich zwi-

609852/0807

sehen einem Hakenmeclianismus und einem Betätigungsventil befindet ι

!Figur 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Schnittansicht der Schaltventilanordnung nach Figur 1 bei geschlossener Stellung sowohl des Tochterventils als auch des Hauptventils;

Figur 3 zeigt in ähnlicher Ansicht wie Figur 2 die Schaltventilanordnung bei geöffneter Stellung des Tochterventils und geschlossener Stellung des Hauptventils j.

Figur 4- zeigt in ähnlicher Ansicht wie Figur 2 die Schaltventilanordnung bei geöffneter Stellung sowohl des Tochterventils als auch des Hauptventils·

Die nachstehend anhand der Zeichnungen beschriebene bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltventilanordnung diene zum Antrieb des Stellkolbens eines Betätigungsventils für einen Gasschalter mit Blasvorrichtung_o Die in Figur 1 insgesamt mit 2 bezeichnete Schaltventilanordnung empfängt ein mechanisches Signal von einem sich plötzlich entriegelnden Hakenmechanismus, der insgesamt mit 4- bezeichnet ist. Auf das mechanische Signal hin wird die Schaltventilanordnung 2 in eine geöffnete Stellung gebracht, so daß sie Druckluft in die Antriebskammer 8 eines Betätigungsventils durchlassen kann, um einen Stellkolben 6 des Betätigungsventils anzutreiben· Wenn die Druckluft in die Antriebskammer 8 des Betätigungsventils fließt, bewegt sich der Stellkolben 6 nach unten, wodurch ein Betätigungsmechanismus ' ' (nicht dargestellt) eines Gasschalters mit Blasvorrichtung wirksam wird, um den Schalter zu öffnen«,

Der Hakenmechanismus 4· ist bekannter Bauart und wird daher nur kurz beschrieben» Der Mechanismus 4- umfaßt einen mit einer Spule 4· umwickelten Kern 12 und einen Anker 16, der zwischen zwei Enden des Kerns 12 liegt und mittels eines Zapfens 14· schwenkbar gelagert ist» An einem Ende des Ankers 16 ist ein Stift 18 be-

6Q9852/0807

festigt, der lose in ein gabelförmiges Ende eines ersten Hakens 22 greift» Der erste Haken 22 ist mittels eines Zapfens 20 schwenkbar gelagert und greift mit seinem anderen Ende am einen Ende eines zweiten Hakens 26 an, der mittels eines Zapfens 24- schwenkbar gelagert ist· Das zweite Ende des ersten Hakens 22 und das erste Ende des zweiten Hakens 26 bilden somit eine Eingriffsstelle. Der zweite Haken 26 trägt in der Nähe seines zweiten Endes eine Rolle 28, auf der das eine Ende eines Hebels 32 liegt, der sich um einen Zapfen 30 verschwenken kann. Mit dem mittleren Teil des Hebels 32 ist eine Stange 36 über einen Zapfen 34 gelenkig verbunden« Am unteren Ende der Stange 36 ist eine Stützplatte 38 befestigt, und zwischen der Stützplatte 38 und einer festen Platte 39 ist eine Druckfeder 40 eingespannt. Bei Erregung der Spule 10 des in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebauten Hakenmechanismus 4 wird der gegenseitige Eingriff des ersten Hakens 22 und des zweiten Hakens an der Eingriffsstelle gelöst. Hiermit kann die Stange 36 durch die Spannkraft der Feder 40 nach unten bewegt werden, so daß ein unteres Ende 42 der Stange 36 die Schaltventilanordnung 2 mit einem mechanischen Signal beaufschlagt.

Die Schaltventilanordnung 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, hat ein Gehäuse 52, welches eine Schaltventilkammer 50 umgrenzt« Die S_chaltventilkammer 50 steht über einen Durchlass 54 ständig mit einer Quelle (nicht dargestellt) eines komprimierten Fluids, vorzugsweise Druckluft, in Verbindung» Die Kammer 50 wird ferner mit der Antriebskammer des Betätigungsventils verbunden, wenn die Schaltventilanordnung 2 in ihre geöffnete Stellung gebracht wird. In der Schaltventilkammer 50 befindet sich ein Hauptventilkörper 55 der gezeigten Konstruktion, und innerhalb des Hauptventilkörpers 55 befindet sich ein Tochterventilkörper 56, der im wesentlichen koaxial mit dem Hauptventilkörper 55 angeordnet ist. Diese Elemente sind wesentliche Teile der vorliegenden Erfindung. Der TochterventiLkörper 56 hat vorzugsweise zylindrische Form und besteht aus Polytetrafluorethylen_β

60 9 8 52/0807

Der Hauptventilkörper 55 enthält im wesentlichen einen oberen Ventilteller 58, einen unteren Ventilteller 60, ein Tochterventilgehäuse 62, welches sich nahe dem oberen Ventilteller 58 befindet und eine Tochterventilkammer 61 umschließt, sowie ■ eine Verbindungsstange 64-, die das Tochterventilgehäuse 62 mit dem unteren Ventilteller 60 verbindet. Am mittleren Teil des Tochterventilgehäuses 62 ist ein Plansch 66 angeformt, und zwischen dem Flansch 66 und einer Stützplatte 68, die sich von der Seitenwand des Gehäuses 52 nach innen erstrecktest eine Schraubenfeder^ 70 eingespannt, die durch ihre Spannkraft den Hauptventilkörper 55 normalerweise nach oben drückt. Im mittleren Teil der Stützplatte 68 ist in der gezeigten Weise eine zylindrische Führung 72 für den Hauptventilkörper 55 vorgesehen. Dank dieser Anordnung kann der Hauptventilkörper 55 durch die Spannkraft der Feder in stabiler Weise nach oben bewegt werden. Innerhalb der Tochterventilkammer 61 im Tochterventilgehäuse 62 befindet sich eine Schraubenfeder 73> deren Spannkraft den Tochterventilkörper 56 normalerweise nach oben drückte Im oberen und unteren Teil des Tochterventilgehäuses 62 ist in der gezeigten Weise eine Vielzahl kleiner Öffnungen 74· und 76 vorgesehen, um die Tochterventilkammer 61 mit der Schaltventilkammer 50 in Verbindung zu halten.

Der obere Ventilteller 58 des Hauptventilkörpers 55 ist so geformt, daß zwischen ihm und der Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 52 eine Hauptventil-Betätigungskammer 78 gebildet wird, wenn der Ventilteller 58 beim Schließen des Hauptventils 55 in Anlage an die Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 52 gebracht wird. Der obere Ventilteller 58 ist in seinem mittleren Teil mit einem Durchlass 80 versehen, um eine Verbindung zwischen der Tochterventilkammer 61 und der Hauptventil-Betätigungskammer 78 zu schaffen. Wenn also der Tochterventilkörper in seiner Schließstellung (vgl. Figur 2) ist, wird die Verbindung zwischen der Hauptventil-Betätigungskammer 78-und der Tochterventilkammer 61 gesperrt» Wenn der Tochterventilkörper 56 in seine geöffnete Stellung (vgl«, Figur 3) gebracht wird, dann wird die Verbindung zwischen der Hauptventil-Betätigungskammer 7£

- 8 -609852/0807

und der Tochterventilkammer 61 über den Durchlaß 80 geöffnet, wodurch die Hauptventil-Betätigungskammer 78 über die oberen kleinen öffnungen 74- mit der Schaltventilkammer 50 in Verbindung treten kann.

Das Gehäuse 52 hat in seiner oberen Wand eine öffnung 82, die mit dem Durchlaß 80 fluchtet und eine gleitend eingepaßte Stößelstange 84· aufnimmt. Die Stößelstange 84 ist so angeordnet, daß ihr unteres Ende gegen die obere Fläche des Tochterventilkörpers 55 stößt, wenn sowohl der Hauptventilkörper 55 als auch der Tochterventilkörper 56 i& &&£ Schließstellung sind (vgl. Figur 2). Wenn die Stange 36 des Hakenmechanismus 4· nach unten bewegt wird_s dann legt sich das untere Ende 4-2 dieser Stange gegen das obere Ende der Stößelstange 84- und bewegt letztere nach unten. Hierdurch wird der Tochterventilkörper nach unten gegen die Spannkraft der Feder 73 bewegt, womit der Tochterventilkörper 56 in seine geöffnete Stellung gebracht wird (vgl. Figur 3). Die Stößelstange 84- hat an ihrem oberen Ende und etwa in ihrem mittleren Teil jeweils einen Abschnitt 86 bzw» 88 vergrößerten Durchmessers, die an der Innenfläche der Öffnung 82 gleiten. Der in der ^Mitte befindliche Abschnitt 88 vergrößerten Durchmessers ist vorzugsweise mit zwei Schlitzen 90 versehen, die sich diametral gegenüberliegend am äußeren Umfang diese verdickten Abschnitts 88 befinden. In dem vertikal vorspringenden Teil der oberen Wand des Gehäuses 52,der die öffnung 82 definiert, sind öffnungen 92 vorgesehen. Wenn also die Stößelstange 84· in ihrer unwirksamen Stellung ist, wird die Hauptventil-Betätigungskammer 78 über die öffnungen 92 in Verbindung mit der Atmosphäre gehalten. Wenn sich die Stößelstange 84- nach unten bewegt, gelangt ihr verdickter Abschnitt in Anlage mit einem Vorsprung 94-, der sich an der Innenfläche der Öffnung 82 nahe der Hauptventil-Bestätigungskammer 78 befindet. Somit erfüllt der im mittleren Teil der Stößelstange befindliche verdickte Abschnitt 88 die Funktion eines Stoppers zur Begrenzung der Abwärtsbewegung der Stößelstange 84· und gleichzeitig die Funktion eines Verschlußgliedes, um die Verbindung zwischen der Hauptventil-Betätigungskammer 78 und der

609852/0807

Atmosphäre zu sperren·

An Teilen der oberen Wand und der unteren Wand des Gehäuses sind Dichtungen 96 und 98 angebracht, gegen die der obere Ventilteller 58 bzw«, der untere Ventilteller 60 stoßen kann.

Wie am besten in den Figuren 2 bis 4 zu erkennen ist, besteht der Hauptventilkörper 55 vorteilhafterweise aus zwei Stücken, indem er am Tochterventilgehäuse 62 geteilt ist. Dies erleichtert die Herstellung und das Zusammensetzen der Schaltventil- · anordnung_o

Es sei nun die Arbeitsweise der in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebauten Ausführungsform der Erfindung erläutert« Wenn die Schaltventilanordnung 2 in Betrieb gesetzt werden soll, wird vom unteren Ende 42 der Stange 36 des Hakenmechanismus 4 ein mechanisches Signal auf die Stößelstange 84 gegeben, um diese nach unten zu bewegen· Die auf die Stößelstange 84 ausgeübte Kraft muß größer sein als die Summe der Druckkraft F- =■££- d Fa (wobei d der Durchmesser des Durchlasses 80 und Pa der Druck des Fluids in der Schaltventilkammer 50 ist) des auf die Unterseite des Tochterventilkörpers 56 wirkenden Fluids und der Spannkraft F der Feder 73· Diese Kraft braucht jedoch nur einen res

lativ geringen Betrag zu haben, da der Wert von F. klein ist, weil der Durchmesser d des Durchlasses 80 klein ist, und weil der Wert von F gewöhnlich bei etwa 0,5 kg liegt·

Die Abwärtsbewegung der Stößelstange 84 bringt den Tochterventilkörper 56 in öffnungsstellung, so daß die Druckluft in der Schaltventilkammer 50 durch die kleinen öffnungen 74 und den Durchlaß 80 in die Hauptventil-Betätigungskammer 78 strömen kann, die zwischen dem oberen Ventilteller 58 und der oberen Wand des Gehäuses 52 gebildet wird· Gleichzeitig wird bei der abgesenkten Stellung der Stößelstange 84 die Verbindung zwischen der Hauptventil-Betätigungskammer 78 und der Atmosphäre gesperrt (vgl· Figur 3)· Der Hauptventilkörper 55 wird daher mit hoher Geschwindigkeit gegen die Spannkraft der Schraubenfeder 70 nach

■ -» - 10 -

609852/0807

unten bewegt, und, zwar durch die Druckdifferenz F = ^- Dp Pa (wobei Dp der Durchmesser des unteren Ventiltellers 60 und Pa der Druck des Fluids in der Schaltventilkammer 50 ist) zwischen dem Druck der Druckluft in der Hauptventil-Betätigungskammer 78 und dem Druck in der Antriebskammer 8 des Betätigungsventils (der normalerweise gleich dem Atmosphärendruck ist). Der untere Ventilteller 60 bewegt sich also auf diese Weise nach unten, und def Hauptventilkörper 55 wird in seine öffnungsstellung gebracht (vgl_o Figur 4-)«, Hierdurch'kann die in der Schaltventilkammer 50 befindliche Druckluft schnell in den Antriebsraum 8 des Betätigungsventils strömen, womit der Kolben 6 des Betätigungsventils mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird. , .

Wenn der Stellkolben 6 des Betätigungsventils in seiner Endstellung das Ende seines Hubes erreicht und eine große Menge an Druckluft in den Arbeitsraum 8 des Betätigungsventils fließt, wird der Druck in der Schaltventilkammer 50 gleich dem Druck in der Antriebskammer 8 des Betätigungsventils, so daß der von der Druckluft ausgeübte Druck, der den Hauptventilkörper 55 nach unten in seine Öffnungsstellung zwingt, fortgenommen wird. Hiermit kann der Hauptventilkörper 55 durch die Spannkraft der Feder 70 wieder in seine Schließstellung zurückkehren. Gleichzeitig mit dem Wiedereinnehmen der Schließstellung des Hauptventilkörpers 55 tritt ein mit dem Antrieb des Kolbens 6 des Betätigungsventils wirksam gemachter Rückstellmechanismus (nicht dargestellt) in Funktion, um die Stange 36 des Hakenmechanismus in ihre ursprüngliche Lage zurückzustellen, womit die Schaltventilanordnung 2 wieder ganz in ihre ursprüngliche unwirksame Stellung zurückgekehrt ist, in welcher der Tochterventilkörper 56 nicht durch die Stößelstange 84 in seine Öffnungsstellung gebracht wird«,

Erfindungsgemäß wird der Tochterventilkörper 56, der durch eine relativ geringe Kraft (eine Kraft größer als die Summe von d Pa und F) bewegt werden kann, erst auf ein mechani

- 11 -

609852/0807

seheS Signal hin "betätigt· Die Betätigung der Schaltventilanordnung 2 kann also leicht durch eine geringe Kraft erfolgen· Dies bringt die folgenden Vorteile mit sich: Die Spannkraft der Betätigungsfeder 40 des Hakenmechanismus 4 kann in ihrem Betrag vermindert werden _o Hierdurch wird auch der Flächendruck an der Eingriffsstelle der Haken 22 und 26 kleiner. Somit kann der Hakenmechanismus 4 mit einer höheren Geschwindigkeit als herkömmliche Hakenmechanismen arbeiten, trotz der Tatsache, daß die Spannkraft der Feder 40 geringer ist als die Spannkraft der in den herkömmlichen Hakenmechanis- ,. men verwendeten Federn·

Das dem Hakenmechanismus angelegte mechanische Signal wirkt nur auf den Tochterventilkörper 56 und nicht auf den Hauptventilkörper 55· Hierdurch wird es möglich, für die von der Druckluft auf den Hauptventilkörper 55 in dessen Schließstel-

C^ P p

lung ausgeübte^ Druckkraft Fg = 2JM¹^i "" ^Dp )*^1>a einen hohen Wert zu nehmen (D ist hier der Durchmesser des oberen Ventiltellers 58 uhd Dp ist der Durchmesser des unteren Ventiltellers 60). Es wird also möglich, einen ausreichend hohen Flächendruck auf die Dichtungen 96 und 98 auszuüben und trotzdem dem oberen und dem unteren Ventilteller 58 und 60 jeweils eine Sitzfläche zu geben, die nicht so scharf ist, daß die Dichtungen beschädigt werden können· Dies verbessert die Leistungsfähigkeit der Schalt ventilanordnung und erhöht ihre Betriebslebensdauer.

Im allgemeinen führt eine Erhöhung der Anzahl an Einzelventilen in einerSchaltventilanordnung zur Verlängerung der effektiven Ansprechzeit, weil hiermit die zur Druckluftaufladung der Schalt ventilanordnung benötigte Zeit langer wird· Dieser beim Stand der Technik auftretende Kachteil besteht nicht bei der erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher sich der Tochterventilkörper 56 im Hauptventilkörper 55 befindet. Diese Anordnung führt zu einer deutlichen Verkürzung des Durchlasses, über welchen die Schaltventilanordnung mit Druckluft aufgeladen wird, so daß hier keine Verlängerung der Ansprechzeit bewirkt wird«

- 12 -

609852/0807

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird in der erfindungsgemäßen Schaltventilanordnung erst das Tochterventil auf ein mechanisches Signal hin in seine geöffnete Stellung gebracht, und dank der Anordnung, in v/elcher sich das Tochterventil im Hauptventilkörper befindet, wird der Hauptventilkörper erst mit einem Druckfluid beaufschlagt, wenn das Tochterventil in seine geöffnete Stellung gebracht worden ist. Daher ist es'möglich, die Größe des Hauptventils zu erhöhen und den Verschlußgliedern (Ventilteller) dieses Ventils eine genügend große Fläche zu geben und trotzdem den zum Anlegen eines mechanischen Signals verwendeten Hakenmechanismus klein zu halten. Die erfindungsgemäße Schaltventilanordnung kann somit in Verbindung mit einem räumlich groß ausgeführten Betatigungsventil für einen Stromkreisunterbrecher hoher Leistungsfähigkeit verwendet werden, was bisher nicht möglich war. Die Anordnung ist fähig, das Betatigungsventil schnell und zuverlässig zu verstellen.

609852/0807

Claims

Patentansprüche

1. Schaltventilanordnung zum Steuern des Flusses eines Fluids, die auf ein mechanisohes Signal hin in eine geöffnete ·
Stellung versetzbar ist, um das Fluid einem Betätigungsventil zu dessen Verstellung zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Schaltventilkammer (50) umschließendes Gehäuse (52) vorgesehen ist, in welchem sich ein Hauptventilkörper (55) befindet, der in sich eine Tochterventilkammer (61) birgt, in welcher sich ein Tochterventilkörper
(56) befindet, und daß der Tochterventilkörper auf das mechanische Signal hin in eine öffnungsstellung versetzbar
ist, um ein Druckfluid derart auf den Hauptventilkörper wirken zu lassen, daß dieser in eine öffnungsstellung versetzt wird, um das Druckfluid auf das Betätigungsventil wirken
zu lassen«.

2« Schaltventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-■ net, daß der Tochterventilkörper (56) im wesentlichen ko-' axial mit dem Hauptventilkörper (55) angeordnet istc

3· Schaltventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine öffnung (82) in einer oberen Wand des Gehäuses (52) eine Stößelstange (84) gleitend eingepaßt ist
und daß das mechanische Signal dem Tochterventilkörper (56) über diese Stößelstange zuführbar ist·

4. Schaltventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf einer dem Gehäuse (52) angeformten Stützplatte (68) eine erste Feder (70) abstützt, deren Spannkraft den Hauptventilkörper (52) in eine Schließstellung drückt;
daß in der Tochterventilkammer (61) eine zweite Feder (73) '

609852/0807

angeordnet ist, deren Spannkraft den Tochterventilkörper (56) in eine Schließstellung drückt; daß an der Stützplatte eine Führung (72) angeordnet ist, in welcher der Hauptventilkörper (55) gleitend gelagert ist·

5· Schaltventilanordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptventilkörper (55) ein oberes Verschlußglied (Ventilteller 58), ein unteres Verschlußglied (Ventilteller 60) und ein dazwischenliegendes Tochterventilgehäuse (62) bildet; daß beim Einnehmen der Schließstellung sowohl des Hauptventilkörpers (55) als auch des Tochterventilkörpers (56) zwischen dem oberen Verschlußglied (58) und der oberen Wand des Schaltventilgehäuses (52) eine Hauptventil-Betätigungskammer (78) gebildet wird, die gegenüber der Schaltventilkammer (50) abgeschlossen ist; daß das untere Verschlußglied (60) in der Schließstellung des Hauptventilkörpers (55) eine Verbindung zwischen der Schaltventilkammer und der Antriebskammer (8) eines Betätigungsventils sperrt; daß der Tochterventilkörper (56) in eine öffnungsstellung gelangt, wenn ihm das mechanische Signal über die Stößelstange (84·) angelegt wird, um eine Verbindung zwischen der Schaltventilkammer und der Hauptventil-Betätigungskammer zu öffnen, wodurch das obere Verschlußglied (58) nach unten bewegt wird und dadurch das untere Verschlußglied (60) nach unten bewegt wird, um das Hauptventil in die geöffnete Stellung zu bringen«

6· Schaltventilanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das im Hauptventilkörper (55) gebildete Tochterventilgehäuse (62) mit kleinen Öffnungen (7²O versehen ist, um die Tochterventilkammer (61) mit der Schaltventilkammer (50) in Verbindung zu halten, und daß das Tochterventilgehäuse außerdem mit einem Durchlaß (80) zur Verbindung der Tochterventilkammer mit der Hauptventil-Betätigungskammer (78) versehen ist, so daß in der öff-

- 15 -6 09852/080 7

nungsstellung des !Dochterventilkörpers (56) die Tochterventilkammer über diesen Durchlaß mit der Hauptventil-Betätigungskammer in Verbindung steht und das in der Schaltventilkammer enthaltene Fluid über die kleinen öffnungen, die Tochterventilkammer und den besagten Durchlaß in die Hauptventil-Betätigungskammer strömen kann.

7. Schaltventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelstange (84) mindestens einen Abschnitt (88) mit vergrößertem Durchmesser aufweist, der an seinem äußeren Rand mit mindestens einem Schlitz (90) versehen ist, um die Hauptventil-Betätigungskammer (78) in Verbindung mit der Atmosphäre zu halten, wenn die Stößelstange in einer unwirksamen Stellung ist; daß die inder oberen Wand des Schaltventilgehäuses (52) gebildete öffnung (82) zur gleitenden Aufnahme der Stößelstange mit einem Vorsprung (94-) versehen ist, gegen die der Abschnitt (88) vergrößerten Durchmessers stoßt, wenn die Stößelstange (84) betätigt wird, um dadurch die Bewegung der Stößelstange zu begrenzen und gleichzeitig die Verbindung zwischen der Hauptventil-Betätigungskammer (78) und der Atmosphäre zu sperren_β

8ο ' Schaltventilanordnung, die auf ein mechanisches Signal hin in eine geöffnete Stellung versetzbar ist, um ein Druckfluid in die Antriebskammer eines Betätigungsventils zur Bewegung des Betätigungsventils strömen zu lassen, gekennzeichnet durchs

a) ein eine Schaltventilkammer (50) umschließendes Gehäuse (52), welches in Verbindung mit einer Druckfluidquelle gehalten ist;

b) einen im besagten Gehäuse befindlichen Hauptventilkörper (55)» der bewegbar ist zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher er eine Verbindung zwischen der Schaltventilkammer (50) und der Antriebskammer (8) des

- 16 60 9852/0 80 7

Betätigungsventils öffnet, und einer geschlossenen Stellung, in welcher er die Verbindung zwischen der Schaltventilkammer und der Antriebskammer des Betätigungsventils schließt, und in welchem eine Tochterventilkammer (61) gebildet ist, wobei der Hauptventilkörper und das besagte Gehäuse zwischen sich eine Hauptventil-Betätigungskammer (?8) bilden, wenn der Hauptventilkörper in der Schließstellung ist 5

c) einen in der Tochterventilkammer (61) befindlichen Tochter^ ventilkörper (56), der im wesentlichen koaxial mit dem Hauptventilkörper (55) angeordnet ist und bewegbar ist zwischen einer geöffneten Stellung, in welcher er eine Verbindung zwischen der·Schaltventilkammer (50) und der Hauptventil-Betätigungskammer (78) öffnet, und einer geschlossenen Stellung, in welcher er die Verbindung zwischen der Schaltventilkammer und der Hauptventil-Betätigungskammer sperrt 5

d) eine Stößelstange (84), die gleitend in eine im besagten Gehäuse gebildete öffnung (82) eingepaßt ist und bei Beaufschlagung mit dem mechanischen Signal den Tochterventilkörper (56) aus der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung bewegt, um das in der Schaltventilkammer enthaltene Druckfluid in die Hauptventil-Betätigungskammer strömen zu lassen und dadurch den Hauptventilkörper in die geöffnete Stellung zu bringen«,

609852/0807

Leerseite