DE2844324C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem hohlen Stützisolator und mindestens einem darauf abgestütz­ ten Schaltkammergehäuse mit einem hohlen Isolator, in dem ein von einem Ausblasraum umgebener Satz fester Kontakte und ein Satz beweglicher Kontakte angeordnet sind und mit einer dem letzteren zugeordneten, an einer Pumpvorrichtung angeschlos­ senen Blasdüse, wobei die Pumpvorrichtung einen mit den be­ weglichen Kontakten mitbeweglichen, einen Pumpraum umschlie­ ßenden Pumpzylinder aufweist, der seinerseits verschiebbar auf einem ortsfesten Pumpkolben gelagert ist und wobei ein in den Pumpraum mündendes und zu diesem hin öffnendes Rück­ schlagventil vorgesehen ist, über das im Zuge des Einschalt­ hubes in den Pumpraum Druckgas aus einem Vorratsraum abgesaugt wird, der über Einlässe mit dem Ausblasraum und dem Innenraum des Stützisolators kommuniziert.

Solche Schalter werden auch "Lifetank"-Schalter genannt, weil von außen zugängliche Teile des Schalters unter Spannung stehen. Der gesamte Bedarf an Druck- oder Lösch­ gas, beispielsweise SF₆, wird aus dem Inhalt der Schalt­ kammergehäuse, des Stützisolators und gegebenenfalls eines an diesen Stützisolator anschließenden Antriebsgehäuses geschöpft.

Im Gegensatz dazu ist bei den sogenannten "Deadtank"-Schaltern, d. h. bei den in einem geerdeten Me­ tallbehälter gekapselten Schaltern, der "Gasbehälter" aus dem zum Beblasen des Lichtbogens jeweils Löschgas be­ zogen wird, in der Regel um jenes Volumen größer, das zwischen den Teilen des Schalters und dem Metallbehälter frei bleibt. Ein derartiger "Deadtank"-Schalter ist z. B. aus der DE-AS 11 81 298 bekannt. Bei diesem trägt ein geerdetes Getriebegehäuse einen Durchführungsisolator, in dem ein am Getriebegehäuse isoliert abgestütztes Schaltelement angeordnet ist. Das als Rohr ausgebildete Isolierstoffgestell trägt an seinem oberen Ende den Kom­ pressionskolben und ist am unteren Ende durch eine Öff­ nung mit dem großen Gasvolumen des Getriebegehäuses in Strömungsverbindung.

Die Schalter der eingangs genannten Art beinhalten somit im Vergleich zu den "Deadtank"-Schaltern eine bedeu­ tend geringere Menge an Löschgas. Man ist daher bestrebt, bei solchen Schaltern voneinander getrennte Gasräume mög­ lichst zu vermeiden und normalerweise, d. h. in der Ein- oder Ausschaltstellung eine gewisse Gaszirkulation zu be­ günstigen. Dies namentlich bei Schaltern für Freiluft­ aufstellung, bei denen eine Beheizung des Löschgases bei tiefen Außentemperaturen erforderlich ist, um eine Löschgas-Kondensation zu verhüten.

Das Beblasen des Lichtbogens im Zuge des Ausschalt­ hubes bewirkt im Ausblasraum - also in einem örtlich be­ grenzten Bereich - einen erheblichen Druck- und Tempera­ turanstieg. Während der Druckanstieg sich praktisch ohne Verzug in alle Teile des Schalters fortpflanzt, bleibt der Temperaturanstieg zunächst auf dem Bereich des Ausblas­ raumes beschränkt und ein Ausgleich der Temperatur mit dem Gas in entfernteren Stellen wie z. B. im Antriebsge­ häuse erfolgt nur sehr allmählich. Berücksichtigt man, daß die Gasmenge im Schalter konstant ist, folgt daraus, daß dort wo erhöhter Gasdruck und auch eine erhebliche, lichtbogenbedingte Temperaturerhöhung herrschen, eine geringere Gasdichte vorhanden ist, als dort, wo sich erst der Druckanstieg (und allenfalls eine geringe, kompressionsbedingte Temperaturerhöhung) ausgewirkt hat.

Wird nun - was die Regel ist - bei einem bekannten Schalter der eingangs genannten Art (z. B. gemäß der FR-PS 22 91 601 oder gemäß der CH-PS 5 82 420) nach einer kurzschlußbedingten Ausschaltung nach wenigen Zehntel­ sekunden automatisch eine Wiedereinschaltung ausgelöst, so wird in den Pumpraum Gas aus jenem Bereich angesaugt, wo die Dichte des Gases infolge der vorangegangenen Ausschaltung abgenommen hat. Wenn nun nach der automa­ tischen Wiedereinschaltung der Kurzschluß nicht be­ hoben ist und eine unmittelbar folgende, zweite Aus­ schaltung erfolgt (ca. 0,3 s nach der ersten Ausschaltung), so steht im Pumpraum zur Beblasung des im Zuge dieser Ausschaltung entstehenden Lichtbogens nur noch Gas mit geringerer Dichte zur Verfügung. Gas geringerer Dichte bedeutet aber geringere Spannungsfestigkeit und verminderte Abschaltleistung.

Es ist also bei einem "Lifetank"-Schalter der eingangs genannten Art mit einer ganz erheblichen Verminderung der Abschaltleistungen bei kurzzeitig aufeinander­ folgenden Abschaltungen zu rechnen.

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

Diese Aufgabe wird bei dem Schalter der eingangs ge­ nannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Einlaß zum Innenraum des Stützisolators ein Ventil angeord­ net ist, das bei Druckanstieg im Ausblasraum schließt.

Bei dem vorgeschlagenen Schalter wirkt mithin der bei der Ausschaltung im Ausblasraum entstehende Druckstoß - dank der Unterbindung der Verbindung zum Innenraum des Stützisolators - gezielt nur auf die im Vorratsraum vor­ handene, noch kalte Gasmenge, die somit verdichtet wird und bei einem unmittelbar darauffolgenden Einschalthub in diesem Zustand in den Pumpraum angesaugt wird, so daß zur Beblasung des Lichtbogens bei einer unmittelbar nachfol­ genden Ausschaltung Gas zur Verfügung steht, dessen Eigen­ schaften bezüglich Löschvermögen denjenigen des zur Bebla­ sung des ersten Bogens benützten Gases zumindest ebenbürtig sind.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen des vorge­ schlagenen Druckgasschalters sind in den nachstehenden, abhängigen Ansprüchen angegeben.

Nachfolgend ist die Erfindung rein beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt, ohne Anspruch auf Maßstäblichkeit zu erheben, einen schematischen Längsschnitt durch einen Druck­ gasschalter, links in Einschaltstellung, rechts im Zuge des Ausschalthubes.

Der dargestellte Schalter 10 besitzt ein Schaltkammer­ gehäuse 11, das seinerseits aus einem rohrförmigen Isolierkörper 12 aufgebaut ist, der beiderends durch leitende Abschlußflansche 13 und 14 dichtend abge­ schlossen ist. Der Isolierkörper 12 kann, wie mit der gestrichelten Linie 15 angedeutet, auch durch einen Porzellan-Isolator gebildet sein.

Mit den Abschlußflanschen 13 und 14 sind (nur schematisch angegeben) die elektrischen Anschlüsse 16, 17 des Schalters 10 verbunden. Mit dem Abschlußflansch 13 ist ein in das Innere des Gehäuses 11 ragender, fester Kontaktkörper 18 verbunden, der seinerseits ein Kontakt­ rohr 19 als Leistungskontakt und eine koaxial in diesem angeordnete Kontaktbuchse 20 als Abbrandkontakt aufweist. Die Kontaktbuchse 20 ist über speichenartige Streben 21 an der Innenseite des Kontaktrohres 19 befestigt.

Am Abschlußflansch 14, der mittig eine Durchlaßöffnung 22 aufweist, ist ein Zylinder 23 aus einem leitenden Material befestigt, dessen vom Flansch 14 entferntes Ende durch eine als Pumpkolben 24 ausgebildete Stirnwand abgeschlossen ist. Der Pumpkolben 24 und der Mantel 25 des Zylinders 23 umschließen somit einen Vorratsraum 26, dessen Funktion noch zu beschreiben sein wird.

An der Außenseite des Flansches 14 ist über eine Ver­ bindungsmuffe 27 ein mit der Durchlaßöffnung 22 fluchtendes, isolierender Stützisolator 28, dichtend be­ festigt, der an seinem unteren Ende über eine Ver­ bindungsmuffe 29 dichtend an ein nur schematisch an­ gegebenes Antriebsgehäuse 30 angeschlossen ist. Im Antriebsgehäuse 30 ist eine Antriebs­ kurbel 31 angeordnet, die durch nicht näher darge­ stellte Mittel um ihre Achse 32 im Sinne des Doppel­ pfeiles 33 verschwenkbar ist. In der Zeichnung ist die Kurbel in der der Einschaltstellung entsprechenden Lage mit ausgezogenen und in der der Ausschaltstellung ent­ sprechenden Lage mit gestrichelten Linien dargestellt. Am freien Ende der Kurbel 31 ist bei 34 eine Schub- und Zugstange 35 aus Isoliermaterial angelenkt, die sich koaxial durch den Stützisolator 28, die Öffnung 22, durch den bei der Öffnung 22 offenen (Öffnung 50) Zylinder 23 und durch eine Bohrung 36 im Pumpkolben 24 er­ streckt. Am oberen Ende der Stange 35 ist der mit Durch­ lässen 37 versehene Boden 38 eines Pumpzylinders 39 befestigt. Der Innenraum des Pumpzylinders 39 zwischen Pump­ kolben 24 und Boden 38 ist somit ein Pumpraum 40, der nur über ein zu diesem hin öffnendes und im Pumpkolben 24 angeordnetes Rückschlagventil 41 mit dem Vorratsraum 26 verbunden ist.

An dem, den Boden 38 überragenden Mantel 42 des Pump­ zylinders 39 ist ein Kranz von federnden Kontaktfingern 43 befestigt, die bei der links dargestellten Einschalt­ stellung an der Außenseite des Kontaktrohres 19 an­ greifen. Ferner ist am Boden 38 auf dessen vom Pumpkolben 24 abgekehrten Seite mittig ein als Abbrandkontakt dienender Kontaktstift 44 befestigt, der in Einschalt­ stellung in die Buchse 20 eingreift. Die Durchlässe 37 im Boden 38 münden in eine mittels eines Befestigungs­ ringes 45 an der Außenseite des Bodens 38 befestigte Blasdüse 46 aus Isoliermaterial, deren engste Stelle 47 in der links dargestellten Einschaltstellung die Außenseite der Buchse 20 sozusagen dichtend um­ schließt.

In dem vom Pumpkolben entfernten Endbereich des Zylinders 23 sind in dessen Mantel 25 sich in Axial­ richtung erstreckende, schlitzförmige Einlässe 48 vor­ handen, über die der Vorratsraum 26 normalerweise sowohl mit einem Ausblasraum 49 im Schaltkammergehäuse 11 als auch (über die untere Öffnung 50 des Zylinders 23) mit dem Innenraum 51′ des Stützisolators 28 kommuniziert.

Der dem Vorratsraum 26 zugekehrte Rand der Öffnung 50 ist als Ventilsitz 51 ausgebildet, dem als Schließteil ein ringscheibenförmiger Ventilteller 52 zugeordnet ist, der seinerseits über ein Nabenteil 53 verschiebbar und dichtend entlang der Stange 35 geführt ist und ferner unter der Wirkung einer Feder 54 steht, die das Be­ streben hat, den Ventilteller 52 in vom Ventilsitz 51 abgehobener Stellung zu halten. In dieser Stellung (links in der Zeichnung) unterteilt der Ventilteller 52 die Einlässe 48 in zwei Abschnitte: Einen größeren 48′, der den Vorratsraum mit dem Ausblasraum 49 verbindet und einen kleineren 48′′, der die Verbindung zwischen dem Innenraum 51′ und dem Ausblasraum 49 herstellt.

Erfolgt nun eine Ausschaltung, wird durch die Kurbel 31 über die Stange 35 der Pumpzylinder 39 mit den daran be­ festigten Kontaktfingern 43 und den Kontaktstift 44 nach unten gezogen. Dabei gelangen zunächst die Kontaktfinger 43 außer Eingriff mit dem Kontaktrohr 19. Das Gas im Pumpraum 40 erfährt eine Vorkompression, da die Blasdüse 46 noch durch den Buchsenteil 20 verschlossen ist. Sobald der Kontaktstift 44 die Bohrung im Buchsen­ teil 20 verläßt, zündet ein Lichtbogen, der durch das durch die nun freigegebene Blasdüse 46 aus dem Pumpraum 40 unter Druck ausströmende Löschgas beblasen wird. Dieses Gas wird kräftig erhitzt und erfährt dabei eine Drucksteigerung. Es expandiert an den Streben 21 vor­ bei in das Innere des Kontaktkörpers 18 und strömt von da über in diesen vorhandene Schlitze 55 in den Ausblas­ raum 49. Der in diesem Ausblasraum 49 entstehende Druck­ stoß pflanzt sich durch die Einlässe 48 fort und der Ventilteller 52 wird gegen die Wirkung der Feder 54 auf den Ventilsitz 51 gedrückt, weil der Durchlaßquer­ schnitt der Abschnitte 48′ größer als jener der Ab­ schnitte 48′′ ist. Damit ist auch die Verbindung zum Innenraum 51′ des Stützisolators 28 unterbunden (rechts in der Zeichnung) und der Druckstoß wirkt sich voll auf das im Vorratsraum 26 befindliche Gas aus, dessen lichtbogenbedingte Erwärmung jedoch - wie bereits dar­ gelegt - zeitlich hinter der Kompression nachhinkt. Dem­ entsprechend erhöht sich die mittlere Dichte des Gases im Vorratsraum 26 vorübergehend und auf alle Fälle so lange, bis wieder eine automatische Wiedereinschaltung erfolgt. Bei dieser strömt dann das dichtere Gas in den Pumpraum 40 nach, wo dann für eine allenfalls weitere, unmittelbar nachfolgende Ausschaltung be­ züglich Löscheigenschaften einwandfreies Gas zur Ver­ fügung steht.

Die vorteilhaften Wirkungen des Vorratsraumes 26 treten besonders dann in Erscheinung, wenn dessen Rauminhalt größer, vorzugsweise 1,1- bis 1,8mal größer als der Pumpraum 40 in Einschaltstellung ist.

Beim dargestellten Schalter 10 kann das durch den Ventilsitz 51 und den Ventilteller 52 gebildete Ventil außerdem eine weitere Funktion übernehmen, nämlich jene, das Schaltkammergehäuse 11 vollständig gegen außen abzudichten, was namentlich bei Montage- und Demontagearbeiten von Bedeutung ist. Wie mit gestri­ chelten Linien angegeben, kann eine im Sinne des Doppel­ pfeiles 56 zwischen zwei Endlagen hin und her verschieb­ bare und in diesen Endlagen arretierbare Betätigungs­ stange 57 vorgesehen sein, die dichtend durch den Ab­ schlußflansch 14 hindurchgeführt ist. An ihrem oberen Ende ist die Stange 57 mit einem Haken 58 versehen, der, ausgehend vom Ausblasraum 49, sich durch einen der Einlässe 48 hindurch in den Vorratsraum 26 er­ streckt und mit seinem freien Ende der den Vorratsraum 26 zugekehrten Seite des Ventiltellers 52 gegenüber­ liegt.

Zieht man die Stange 57 nach unten, holt man den Ventil­ teller 52 nach unten in Schließlage, auch wenn im Ausblasraum 49 kein Überdruck herrscht. Damit ist das Schaltkammergehäuse 11 abgedichtet und kann beispiels­ weise vom Stützisolator 28 demontiert werden, ohne daß Löschgas aus dem Schaltkammergehäuse 11 verloren ginge, oder umgekehrt, ohne daß Luft, Feuchtigkeit oder Staub in das Schaltkammergehäuse 11 eindringen könnten. Schiebt man dagegen die Stange 57 nach oben, gibt man den Ventilteller 52 frei, so daß er die vorangehend beschriebene Funktion übernehmen kann.

Claims (6)

1. Druckgasschalter mit einem hohlen Stützisolator (28) und mindestens einem darauf abgestützten Schaltkammergehäuse (11) mit einem hohlen Isolierkörper (12), in dem ein von einem Ausblasraum umgebener Satz fester Kontakte und ein Satz beweglicher Kontakte (43) angeordnet sind, und mit einer dem letzteren zugeordneten, an eine Pumpvorrichtung an­ geschlossenen Blasdüse (46), wobei die Pumpvorrichtung einen mit den beweglichen Kontakten mitbeweglichen, einen Pumpraum (40) umschließenden Pumpzylinder (39) aufweist, der seiner­ seits verschiebbar auf einem ortsfesten Pumpkolben (24) ge­ lagert ist und wobei ein in den Pumpraum (40) mündendes und zu diesem hin öffnendes Rückschlagventil (41) vorgesehen ist, über das im Zuge des Einschalthubes in den Pumpraum (40) Druckgas aus einem Vorratsraum (26) angesaugt wird, der über Einlässe mit dem Ausblasraum (49) und dem Innenraum (51′) des Stützisolators (28) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einlaß (50) zum Innenraum (51′) des Stützisolators (28) ein Ventil (51, 52) angeordnet ist, das bei Druckanstieg im Ausblasraum (49) schließt.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (26) vom Inneren eines zwischen dem Pump­ kolben (24) und dem Stützisolator (28) koaxial zu diesen an­ geordneten Zylinder (23) gebildet wird, in dessen vom Pump­ kolben (24) abgewandten Mantelteil die Einlässe (48) vom Aus­ blasraum angeordnet sind, und daß der Rand des Einlasses (50) zum Inneren des Stützisolators (28) als Ventilsitz ausge­ bildet ist, der mit einem quer zur Längsachse des Zylinders (23) angeordneten, federbelasteten Ventilteller (52) zusam­ menarbeitet.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilteller (52) einen dem Innendurchmesser des Zylinders (23) entsprechenden Außendurchmesser aufweist und daß die Einlässe (48) in Axialrichtung sich erstreckende Schlitze sind, die durch den Ventilteller (52) in Offenstel­ lung desselben in zwei Abschnitte (48′, 48′′) mit ungleichem Strömungsquerschnitt unterteilt sind, wobei der Abschnitt (48′) mit dem größeren Strömungsquerschnitt die Verbindung zwischen Vorrats- (26) und Ausblasraum (49) darstellt.

4. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt des Vorratsraums (26) größer ist als der Rauminhalt des Pumpraums (40) in Einschaltstellung ist.

5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt des Vorratsraums (26) dem 1,1- bis 1,8fachen Rauminhalt des Pumpraums (40) in Einschaltstellung entspricht.

6. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von außen betätigbare Mittel (57, 58) vorgesehen sind, um mittels des Ventils (51, 52) die Verbindung zwischen dem Innenraum (51′) des Stütziso­ lators (28) und den Einlässen (48) zu unterbinden.