DE2911633C2 - Autopneumatischer Druckgasschalter - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

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e) der Kompressionszylinder (13) ist an dem der Isolierstoffdüse (l)abge-. jndten Ende durch einen Boden (13ajgasdicht abgeschlossen, der zusammen mit dem Kompressionskolbcn (2) einen Expansionsraum (4) begrcn/i,

f) der im Innern der Isolicrsloffdüsc (1) angeordnete Ringkanal isi über einen in der Wandung des Kompressionszylindcrs (13) ausgebildeten weiteren Ringkanal (9) mit dem Expansionsraum (4) verbunden, dessen Mündung im 3e- reich von dessen Boden angeordnet ist.

2. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1. gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

der Kompressionskolben (2) besitzt eine in den Expansionsrauni (4) ragende, hohlzylindrische Verlängerung (7), deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Kompressionszylinders(13)entspricht.

im Einschalt/ustand des Druckgasschalters ist die Verlängerung (7) in eine Ringnut (12) im Boden (Ma) des Kompressionszyündcrs (13) eingetaucht

die Länge der Verlängerung (7) ist so bemessen, daß /u Beginn des Ausschallvorgangcs des Druckgasschalter die Mündung des weiteren Ringkanals, (9) wahrend cinci vorgegebenen Hubs des Kompressionszylinders (13) verschlossen ist.

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Die Erfindung bezieht sich auf einen autopncumatisehen Druckgasschalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solcher autopneumatischer Leistungsschalter mit einer Isolierstoffdüse, einem festen und einem beweglichen Leistungskontaktstück und einer aus einem beweglichen Kompressionszylinder und einem feststehenden Kolben aufgebauten Pumpeinrichtung für SF„-Gas ist aus der DE-OS 27 10 868 bekannt. Die mit dem Kompressionszylinder verbundene Isolierstofldüs^ weist eine zugleich axiale und radiale Bcblasiing auf. wobei zur Radialbcblasung die Innenwand der Isolierstoffdüse mit einer Vielzahl von getrennten Querbohrungen versehen ist. die durch einen gemeinsamen Kanal mit der Pumpeinrichtung verbunden sind. Zahl und Durchmesser der Querbohrungen einerseits und der innendurchmesser der Isolierstoffdüse andererseits können so bemessen sein, daß 40—60% der gesamten, die Isolierstoffdüse passierenden Gasströmung durch die Querbohrungen tritt. Weiterhin ist es möglich, daß die Querbohrungen zum Diffusormund hin schräg ausgerichtet sind. Eine Verbesserung der Strömungsbedingungen in der Isolierstoffdüse wird durch diese Maßnahmen jedoch nicht erzielt

Die Löschbarkeit eines gasbeblasenen Schaltlichtbogens hängt entscheidend von den Strömungsverhältnissen in der Isolierstoffdüse ab. Die Leitfähigkeit des Lichtbogens klingt nach dem Stroivi-Null-Durchgang um so schneller ab, je höher die Geschwindigkeit des Löschmittels ist, das zur Beblasung herangezogen wird. Es ist daher anzustreben, hohe Geschwindigkeiten, insbesondere im Überschallbereich, zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Löscheigenschaften eines autopneumatischen Druckgasschalters mit mindestens einer Isolierstoffdüse zur Beblasung des Schaltlichtbogens durch günstigere Strömungsbedingungen in der Isolierstoffdüse zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch I gelöst.

Eine Ausgestaltung der firfindung ist im Anspruch 2 beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckgasschalter läßt sich durch den Unterdruck partiell an der Innenwandung der Isolierstoffdüse, d. h. durch die Reduzierung des Gegendruckes allein in diesem Bereich, eine stärkere Aufweitung des Gasstrahles und damit eine stärkere Expansion des Gases bzw. eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erzielen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Löschverhultrn aus.

Es ist ein elektrischer Schalter mit sclbsterzeugter Löschmittelströmung bek., nigeworden (DE-AS 11 84 394). der ein feststehendes Schaltstück und einen beweglichen hohlen Schallstift sowie eine aus Kolben und Zylinder bestehende Kompressionseinrichtung für ein gasförmiges Lichtbogenloschmittel aufweist. Der Kolben der Kompressionseinrichtung ist mit dem beweglichen Schaltstück fest verbunden. Mit Hilfe einer beweglichen, den Schaltstift umgebenden Düse wird ein geschlossener Raum gebildet, in dem das Löschmittel beim Beginn der Ausschaltbywcgung zunächst verdichtet wird. Der Kolben trägt die bewegliche Düse, während der Zylinder auf der Seite der Düse durch eine die Düse eng umschließende Stirnwand verschlossen ist. Der hohle Schaltstift verbindet das Innere der Düse mit dem Raum zwischen der Stirnwand und dem Kolben. An dem Kolben ist zudem ein die Düse umgebender Steuerzylinder befestigt, der einen nach innen ragenden Flansch besitzt. Die Düse weist einen nach außen ragenden Flansch auf, wobei die beiden Flansche so angeordnet sind, daß sie in der Einschaltstellung des Schalters im Abstand voneinander liegen. Der Stcucrzylinder ist in

seinem zwischen dem Flansch und dem Kolben gelegenen Teil mit Bohrungen versehen. Somit wird es möglich, einen durch die Schaitbewegung erzeugten Unterdruck auszunutzen, um Löschgas abzusaugen. Die Absaugung erfolgt durch den hohlen Schaltstifu

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiei^o wird die Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt die Leistungskontaktstücke sowie die koaxial zu den Leistungskontaktstükken angeordnete Kompressionseinrichlung für das Löschgas eines autopneumatischen Druckgasschalters, die sich in nicht dargestellter Weise innerhalb einer Gasatmosphäre befindet, wobei das Gas meist ein SFb-Gas ist Dieses Gas besitzt üblicherweise einen Betriebsdruck von ca. 6 bar.

Die obere Hälfte der Figur zeigt den Druckgasschalter in der Stellung AUS, die untere Hälfte den Druckgasschalter in der Stellung EIN. Das Leistungskontaktsystem besteht aus dem feststehenden Leistungskontaktstück 6 und dem beweglichen Leistungskontaktstück 5. Die Kompressionseinrichtung besieht aus einem beweglichen Kompressionszylinder 13, der mit einem ortsfesten Kompressionskolben 2 zusammenwirkt. An dem Kompressionszylinder 13 ist stirnseitig eine Isolierstoffdüse 1 koaxial zu den Leistungskontaktstücken 5 und 6 angeordnet, deren inneres mit dem Kompres sionsraum 3 strömungsmäßig verbunden ist and die im Einschaltzustand des Druckgasschalters vom feststehenden Leistungskontaktstück 6 durchgriffen wird. Von der Innenwandung der Isolierstoffdüse 1 gehen Querbohrungen 11 aus, die in einem koaxial innerhalb der Isolierstoffdüse 1 angeordneten Ringkanal enden. Das bewegliche Leistungskontaktstück 5 und der Kompressionszylinder 13 werden in nicht dargestellter Weise von dem Antrieb des Schalters bewegt, während der Kornpressionskolben 2 feststeht. Der Kompressionszylinder 13 ist an dem der Isolierstoffdüse 1 abgewandten Ende durch einen Boden 13a gasdicht abgeschlossen, der zusammen mit dem Kompressionskolben 2 einen Expansionsraum 4 begrenzt. Die Abdichtung gegenüber dem feststehenden Kompressionskolben 2 erfolgt mittels einer Dichtung 10a. Am stirnseitigen Ende des Kompressionskolbens 2 ist weiterhin eine Dichtung 106 /wischen Kompressionskolben 2 und Kompressionszylinder 13 vorgesehen. Bei einer Bewegung des Kompressions/y- v> linders 13 während der Ausschaltbcwcgung nach links wird der Exp.insionsraum 4 fortwährend vergrößert d. h. expandiert, so daß in dem Expansionsratini 4 ein Unterdruck bei der Aussrhallbewegung ent >tchi. In der Wandung des Kumpressions/ylinders 13 isi ein weiterer ^r,o Ringkanal 9 vorgesehen, der mit dem ersten Ringkanal zu einem R ngk.inal zusammengefaßt ist und mit den Qucrbohrungeii 11 der Isolierstoffduse 1 verbunden ist und der auf der anderen Seile beispielsweise über Schlitze 8 in der Innenwand des Komprcssions/ylindcrs « 13 in den Expansions: auni 4 mündet, wobei die Mündung im Bereich des Bodens des Expansions! aums 4 angeordnet isu Der feststehende Kümprebbiop.hkülben 2, der mittels einer Dichtung 14 gegenüber dem beweglichen Leistungskontaktstück 5 abgedichtet ist, besitzt eine in den Expansionsraum 4 ragende, hohlzylindrische Verlängerung 7, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Kompressionszylinders 13 entspricht. Im Einschaltzustand drs Druckgasschaliers ist die Verlängerung 7 in eine Ringnut 12 im Boden 13.7 des Korn- h5 pressionszylinders 13 eingetaucht. Hierzu ist die Länge der Verlängerung 7 sr bemessen, daß zu Beginn des Ausschaltvorgangesdictviündungdes weiteren Ringkanals 9 wahrend eines vorgegebenen Hubes des Kompressionszylinders 13 verschlossen ist.

Die Wirkungsweise des dargestellten Druckgasschalters ist folgende: Angenommen, der Schalter befände sich in der Stellung EIN. die im unteren Bildteil dargestellt ist. Bei der Ausschaltung wird der Kompressionszylinder 13 und damit die Isolierstoffduse 1 sowie das bewegliche Leistungskontaktstück 5 nach links bewegt. Sobald sich das bewegliche Leistungskontaktstück 5 vom feststehenden Leistungskontaktstück 6 trennt, entsteht der Lichtbogen. Bei der Ausschaltbewegung wird das Löschgas im Kompressionsraum 3 komprimiert und strömt durch die Isolierstoffdüse 1 aus. wobei der Lichtbogen axial gekühlt wird. Dies ist das bekannte Prinzip eines autopneumatischen Druckgasichaiters.

Zur Erzeugung eines Unterdruckes an der Innenwand der Isoliirstoffdüse 1 wird ein Unterdruck benutzt, der bei der Ausschaltbewegung im E;: msionsraum 4 entsteht. Während eines Ausschaltvorgan^es wird nämlich der Expansionsraum 4 hinter dem Kompressionskolben 2 rasch vergrößert, so daß dort ein Unterdruck entsteht. Nach einem durch die Länge der hohlzylindrischen Verlänge^ing 7 wählbaren Weg werden die Schlitze 8 freigegeben. Ober den Ringkanal 9 und die Querbohrungen

11 wird jetzt der Unterdruck an die Düseninnenwand weitergegeben, so daß dort das Gas von der Innenwand der Isolierstoffdüse 1 abgesaugt wird. Das für die Strömungsgeschwindigkeit maßgebende Verhältnis von Pumpendruck zum Gegendruck in der Isolierstoffduse 1 kann dii«-ii diese Maßnahme stark erhöht werden, ohne wesentlich mehr Antriebskraft zur Verfügung stellen zu müssen. Es läßt sich dadu^rch eine stärkere Aufweitung des Gasstrahles erzielen, damit eine stärkere Expansion des Gases und damit höhere Strömungsgeschwindigkeiten. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Löschverhalten aus. Der wesentliche Vorteil des Druckgasschalter nach der Erfindung liegt daher in der Verbesserung der Löscheigenschaften durch günstigere Strömungsbedingungen in der Isolierstoffdüse 1. Durch einen entsprechend hohen Unterdruck läßt sich eine weitgehende Anschmiegung des Gasstrahles an die Form der Isolierstoffdüse 1 erreichen.

Um schon zu Beginn der Bewegung eine rasche Volumenvergrößerung zu erreichen, ist die hohlzylindrische Verlängerung 7 in der »EIN«-Stellung in den Ringspalt

12 eingefahren. Dieser ..>t jedoch nicht wie die anderen gleitenden Flachen durch Dichtungsringe völlig abgedichtet, so daß bei der [ insehaltbewegung ein hoher Überdruck in diesem Raum vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Autopneumatischer Druckgasschalter mit

   a) einem feststehenden (6) und einem vorzugsweise als Hohlkontaktstück ausgebildeten beweglichen Leistungskontaktslück(5),

   b) einer koaxial zu den Leistungskontaktstücken (5, 6) angeordneten Kompressionscinrichtung für das Löschgas mit einem durch einen ortsfesten Komprcssionskolbc-n (2) und einen mit dem beweglichen Lei.stungskontaklstück (5) verbundenen beweglichen Komprcssionszylinder (13) begrenzten Kompressionsraum (3).

   c) einer Isolierstoffdüse (1), die koaxial zu den Leistungskontaktstücken (5, 6) an der Stirnseite des Kompressionszylinders (13) angeordnet ist und deren Inneres mit dem Kompressionsraum (3) strömungsmäßig verbunden ist und die im Einschaltzustand des Druckgasschalters vom feststehenden Leistungskontaktstück (6) durchgriffen wird,

   d) von der Innenwandung der Isolierstoffdüse (1) ausgehenden Querbohrungen (11), die in einem koaxial innerhalb der Isolierstoffdüse (1) angeordneten Ringkanal enden.