DE69100511T2

DE69100511T2 - Schnellwirkender lastschalter.

Info

Publication number: DE69100511T2
Application number: DE91903322T
Authority: DE
Inventors: Roland Blochouse
Original assignee: ACEC Transport SA
Current assignee: Alstom Belgium SA
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1991-02-18
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2011-02-19
Also published as: CZ279386B6; HU208590B; ES2044724T3; HUT61127A; CA2076675A1; ZA911157B; AU7210591A; EP0516640B1; US5521569A; KR0183451B1; AU653329B2; CS9100464A2; PL167473B1; BR9106069A; JPH071659B2; WO1991013452A1; CA2076675C; SK278078B6; DE69100511D1; JPH05504229A

Description

Gegenstand der Erfindung

Diese Erfindung betrifft einen schnellwirkendeen Schalter zur Strombegrenzung, der bei Mittelspannungen einsetzbar ist und speziell an die Anforderungen in elektrischen Antrieben in rollendem Material oder in stationären Anlagen angepaßt ist. Sie betrifft insbesondere den mechanischen Teil eines schnellwirkenden Lastschalters, der mit einem elektronischen Auslösekreis versehen ist.

Übersicht über den Stand der Technik

Es ist bekannt, daß elektrische Netze, wie sie für Antriebe sowie in der Industrie verwendet werden, immer komplexer und leistungsfähiger werden. Die Schaltvorrichtungen müssen daher in ihren Konzepten weiterentwickelt werden, um immer größere Ströme schalten zu können und um die Wartungskosten zu verringern. Eine Schaltvorrichtung der neuen Generation muß schnell sein, damit der Strom begrenzt und die mechanischen und thermischen Anforderungen in der gesamten Installation sowie die Abnutzung ihrer Kontakte und ihrer Funkenlöschkammer verringert werden. Zur Zeit bestehen Schaltvorrichtungen aus schnellen oder ultra-schnellen Mechanismen zum Öffnen ihrer Kontakte und einer Funkenlöschkammer, in der der erzeugte Lichtbogen eingeschlossen und abgekühlt wird. Diese Vorrichtungen verursachen erhebliche Kosten, die durch Wartungseingriffe und Ersatz von Verschleißteilen bedingt sind.
Bei den hierbei auftretenden Problemen ist bekannt, dar das Unterbrechen eines elektrischen Kreises leicht eine übermaßig hohe Versatzgeschwindigkeit der Bestandteile der Unterbrechungsvorrichtung bewirkt. Es kann daher notwendig sein, die Geschwindigkeit dieser Bestandteile während eines kurzen Zeitbruchteils nach dem Unterbrechen zu beherrschen. Je höher ihre Geschwindigkeit ist, um so wirksamer muß die Abbremsung sein, der sie ausgesetzt werden.
Als erläuterndes Beispiel hierzu sei das Dokument FR-A-2 438 333 angeführt, das einen herkömmlichen elektrischen Leistungsschalter beschreibt, der mit einer Dämpfungsvorrichtung ausgestattet ist, die einen vollstaßndig mit Öl gefüllten Zylinder umfaßt, in dem sich ein Kolben bewegt, der über ein Gelenk mit dem Schalter verbunden ist. Dieser mit Öffnungen versehene Kolben wird unabhängig von seiner Bewegungsrichtung an Stellen gebremst, die sich entlang seines Hubes im Zylinder befinden.
Ein weiteres Beispiel ist im Dokument DE-U-6 606 297 enthalten, das eine Dämpfungspumpe für einen elektrischen Trennschalter beschreibt; ein Kolben, der mit Öffnungen versehen ist, die durch Rückschlagventile verschlossen werden können, bewegt sich ebenfalls in einem Zylinder, der Dämpfungsflüssigkeit enthält. Die Struktur dieser Vorrichtung ist so angelegt, daß damit beim Ausschalten starke elektrische Lichtbögen schnell gelöscht werden können, wobei in einem geeigneten Löschabstand ebenfalls kritische Lichtbögen geringer Stärke gelöscht werden.
Es wurden verschiedene Verknüpfungen zwischen Mechanismen und Auslöseschaltungen auf Halbleiterbasis vorgeschlagen.
Das Dokument EP-A-0 184 566 beschreibt eine Vorrichtung, bei der die Trennung ohne bedeutenden Lichtbogen dadurch erzielt wird, daß eines Schwingkreis, der durch Halbleiter gesteuert und dessen Kreisspule als Erregerspule dient, zu einem ultra-schnellen Mechanismus mit elektromagnetischer Haltung hinzugefügt ist, bei dem ein und derselbe Bestandteil zugleich die Funktion des Schaltstücks und die der beweglichen Kontaktbrücke übernimmt.
Der Mechanismus ist über Leistungshalbleiter mit einem Schwingkreis verbunden und umfaßt in erster Linie:
- eine spiralförmige Erregerspule, die in Isoliermasse eingebettet ist und die Funktion der Kreisspule des Schwingkreises übernimmt,
- eine Metallscheibe, die die Funktion der Kontaktbrücke übernimmt und mit der Erregerspule zusammenarbeitet,
- eine bewegliche Baugruppe mit Hin- und Herbewegung,
- einen Permanentmagneten oder eine Haltespule und ein Magnetverschluß, die in diese bewegliche Baugruppe eingefügt sind,
- einen Anker, der mit dem Magnetverschluß in Verbindung mit der Scheibe zusammenarbeitet.
Im Falle der dort beschriebenen Vorrichtung erhält man eine Abstoßungskraft, die sehr schnell eine erhebliche Größe erreicht. Die Bewegung des Schaltstücks wird mit Hilfe von Dämpfungsvorrichtungen gestoppt, die laut Beschreibung aus einer Lage verformbaren Materials bestehen.
Das Dokument EP-A-0 348 584 schlägt einen ultraschnellen, durch einen mit Halbleitern realisierten Auslösekreis betätigten Schalter vor, der folgendes umfaßt: eine Erregerspule, ein Schaltstück, das mit einer Kontaktbrücke verbunden ist, die die beweglichen Kontakte trägt, wobei das Schaltstück mit der Erregerspule zusammenarbeitet, und ein Mittel, das die Kontakte im geschlossenen Zustand hält; bei diesem ultraschnellen Schalter besteht das Mittel zum Festhalten der Kontakte aus einer Haltefeder, die auf das mit der Kontaktbrücke kraftschlüssig verbundene Schaltstück wirkt, und zwar über ein Mittel zum Festhalten, das auf ein mit dem Schaltstück kraftschlüssig verbundenes hinteres Teil wirkt, wobei dieses Mittel zum Festhalten einen Druck ausübt, der ausreichend ist, um einem angewendeten Kontaktdruck zu widerstehen, und wobei dieses Mittel so ausgelegt ist, daß es beim Zurückstoßen des Schaltstücks unter der Einwirkung der Erregerspule zurückgezogen werden kann. Das Mittel zum Dämpfen oder Bremsen wird in dem Dokument nicht ausführlich beschrieben, jedoch ist in den Abbildungen ein herkömmliches Dämpfungsmittel dargestellt.
Um starke Beschleunigungen erzielen zu können, damit die Kontakte des Trennschalters schnellstmöglich getrennt werden, ist vorgesehen, daß das Mittel zum Dämpfen oder Bremsen nicht während des ersten Teils des Schalthubes auf den beweglichen Teil einwirkt. Deshalb hat man den beweglichen Teil des Dämpfungsmittels getrennt behandelt, indem man vor dem Abbremsen des beweglichen Teils einen freien Hub dieses Teils vorgesehen hat. Daraus ergibt sich, daß in dem Augenblick, in dem der bewegliche Teil mit voller Geschwindigkeit auf das Mittel zum Dämpfen oder Bremsen auftrifft, ein heftiger Aufschlag erfolgt, der die verschiedensten zerstörerischen Auswirkungen hat, und zwar insofern als Beschleunigungen in der Größenordnung von 30.000 g und Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 30 m/s auftreten.
Darüberhinaus wird bei herkömmlichen Dämpfungsmittel von einer Flüssigkeit Gebrauch gemacht, die eine oder mehrere Öffnungen durchqueren muß, um Druckverluste bei zunehmender Geschwindigkeit zu bewirken. In Anbetracht der hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten des zu bremsenden Teils sind die Flüssigkeitsgeschwindigkeiten dermaßen hoch, daß die Flüssigkeitstrahlen Bestandteile wie z.B. Dichtungen oder Führungsdüsenkanäle zerstören können. Ein solches Problem kann bei einer Dämpfungspumpe auftreten, wie sie im oben erwähnten Dokument DE- U-6 666 297 beschrieben wird.
Außerdem befinden sich nach einem Vorgang des Öffnens des elektrischen Kreises der bewegliche Teil des Trennschalters und der bewegliche Teil des Dämpfungsmittels am Ende des Schalthubes und es erfolgt ein erneutes Spannen des Trennschalters und folglich ein erneutes Schliefen des elektrischen Kreises. Im Falle des beschriebenen Dämpfungsmittels erfolgt die Fortbewegung des aktiven Teils des Dämpfungsmittels im allgemeinen langsamer als die des beweglichen Teils des Trennschalters, weil letzterer zur Vermeidung von Lichtbogenbildung schnell sein muß. Daraus folgt, daß, wenn der Trennschalter erneut ausgelöst wird, bevor der aktive Teil des Dämpfungsmittels in die Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, der bewegliche Teil des Trennschalters keine Bremsung mehr vorfindet und gegen den aktiven Teil des Dämpfungsmittels prallt.
Man hat versucht, diese Schwierigkeit dadurch zu umgehen, daß man die beweglichen Teile miteinander über ein dem freien Hub entsprechendes Spiel zu verbinden oder indem man eine Rückstellfeder auf dem Dämpfungsmittel einsetzt. Diese Lösungen sind jedoch nur schlecht in der Lage, den Aufprallstößen zu widerstehen und müssen häufig gewartet und/oder ersetzt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel dieser Erfindung ist es, einen ultra-schnellen Trennschalter zu liefern, der frei von den erwähnten Nachteilen ist, und speziell einen ultraschnellen Trennschalter des obengenannten Typs zur Verfügung zu stellen, der mit einem Dämpfungsmittel ausgestattet ist, das eine hohe Beschleunigung am Anfang des Schalthubes des beweglichen Teils des Trennschalters und eine zunehmende Bremsung ohne Abprallen und ohne Einsatz eines mechanischen Anschlags am Ende des Schalthubes gestattet. Das Dämpfungsmittel ist vorzusehen, um eine Beschleunigung in der Größenordnung von ≥ 30.000 g zu gestatten, die eine Geschwindigkeit von bis zu 40 m/s auf einer sehr verringerten Entfernung in der Größenordnung von 2 bis 3 mm ergibt, um danach den beweglichen Teil zunehmend soweit abzubremsen, bis er auf einem Hub von 30 bis 40 mm durch Einschränken der Anforderungen gestoppt wird. Er muß einfach und robust konstruiert sein und wenig kosten und darf keine häufigen Wartungsmaßnahmen erfordern.

Wesentliche Bestandteile der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt der schnellwirkende, durch einen mit Halbleitern realisierten Auslösekreis betätigte Lastschalter folgendes: Eine Erregerspule, ein Schaltstück, das mit einer Kontaktbrücke verbunden ist, die die beweglichen Kontakte trägt, wobei das Schaltstück mit der Erregerspule zusammenarbeitet, ein Mittel, das die Kontakte im geschlossenen Zustand hält, das einen Druck ausübt, der ausreichend ist, um einem angewendeten Kontaktdruck zu widerstehen, und das so ausgelegt ist, daß es beim Zurückstoßen des Schaltstücks unter der Einwirkung der Erregerspule frei beweglich ist, und ein Dämpfungsmittel, wobei das Dämpfungsmittel eine mit dem Schaltstück verbundene Tauchstange und eine Kammer umfaßt, die Flüssigkeit zum Absorbieren der kinetischen Energie der Baugruppe Schaltstück/Tauchstange beim Zurückstoßen durch die Erregerspule enthält, wobei das Absorbieren dadurch erreicht wird, daß die Formen der Tauchstange und der Kammer so aneinander angepaßt sind, daß Flüssigkeitsdurchlaßquerschnitte vorhanden sind, die sich in Abhängigkeit vom Hub der Tauchstange verändern.
Die vorliegende Erfindung liefert somit einen oben beschriebenen ultraschnellen Trennschalter, der mit einem einfachen Dämpfungsmittel ausgestattet ist, das ein Abbremsen der Bewegung des beweglichen Teils des Trennschalters ohne Aufprall auf einen beweglichen oder feststehenden Anschlag über einen reduzierten Schalthub und dabei gleichzeitig zu Beginn des Schalthubes ein schnelles Öffnen der Kontakte gestattet. Wenn nämlich die Formen der Kammer und der Tauchstange so aneinander angepaßt werden, daß der Durchlaßquerschnitt am Anfang des Schalthubes relativ groß ist und daß sich dieser Querschnitt in dem Maße verengt, in dem die Tauchstange in die Flüssigkeitskammer eintaucht, erfolgt die Bremsung in zunehmendem Maße und gestattet dabei eine hohe Beschleunigung am Anfang des Schalthubes. Da andererseits die Tauchstange kraftschlüssig mit dem Schaltstück verbunden ist, weist diese Vorrichtung nicht die Nachteile auf, die durch die Aufprallstöße des beweglichen Teils des Trennschalters auf einen aktiven Teil des Dämpfungsmittels bedingt sind.
Die Baugruppe Schaltstück/Tauchstange besteht vorzugsweise aus einem Stück. Dadurch ist zwischen den diesen Bestandteilen, die sich nach dem Zurückstoßen mit derselben Geschwindigkeit bewegen, kein mechanisches Spiel möglich. Diese Form der Realisierung ist speziell an einen ultraschnellen Trennschalter angepaßt, bei dem die erreichten, sehr hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten schnell eine Beschädigung von Bestandteilen verursachen würden, die über mechanische Mittel mehr oder weniger frei beweglich miteinander verbunden wären. Die Baugruppe Schaltstück/Tauchstange kann aus einem Einzelstück oder aus mehreren z.B. durch Schweißen oder durch Montage kraftschlüssig miteinander verbundenen Stücken bestehen. Diese Teile können nämlich mit einer derartigen Vorspannung miteinander verschraubt werden, dar zwischen ihnen bei den durch die Funktion des ultraschnellen Trennschalters bedingten Beschleunigungen und Bremsverzögerungen kein Spiel auftritt.
Ebenso ist festzustellen, daß die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung weder besonderen Mechanismus, wie z.B. Düsen, noch bewegliche mechanische Teile, wie z.B. Ventile, usw., erfordert, die generell störanfällig sind, und das keine Feder, deren Nachteile bereits beschrieben wurden, zum Einsatz kommt. Zum Bremsen wird stattdessen die Bewegung einer Flüssigkeit benutzt, bei der es weder Abnutzung noch Bruch geben kann. Beim erneuten Spannen des Trennschalters ist das Dämpfungsmittel sofort bereit, erneut in Aktion zu treten, und zwar auch dann, wenn der Schalthub nicht vollständig ausgeführt wurde.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Tatsache, daß die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung selbstzentrierend ist.
Aus Gründen der Fertigungsvereinfachung ist es vorteilhaft, wenn die Kammer eine im wesentlichen zylindrische Form erhält und die Tauchstange am Ende ein Profil aufweist, das vom Ende her breiter wird.
Man hat festgestellt, daß mit einer profilartigen Form, die aus einer Folge von Kegelstümpfen mit unterschiedlicher Neigung der Kegelflächen oder aus einer ununterbrochenen Kurve besteht, die konstanteste Bremskraft erzielt werden kann. Die richtigen Bremseigenschaften können durch Anpassung dieser Kurve erzielt werden. Man kann auch eine im wesentlichen gerade zylindrische oder rechteckige Tauchstange vorsehen, die einer Kammer zugeordnet ist, deren Innenfläche ein Profil aufweist und z.B. aus einer Folge von Kegelstümpfen mit im Verhältnis zueinander unterschiedlicher Neigung der Kegelflächen oder die Form einer ununterbrochenen Kurve aufweist, mit der die konstanteste Bremskraft erzielt werden kann.
Wie bereits im Dokument EP-A-0 348 584 erwähnt, besteht der bewegliche Teil des ultraschnellen Schalters aus relativ leichtem Material, um die Trägheit zu verringern. Ebenso kann die Tauchstange aus einem leichten Material, d.h. in erster Linie aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Widerstand bestehen. Die Vergrößerung der Masse des beweglichen Teils ist so im Vergleich zu dem in den Dokumenten EP-A-0 184 566 und 0 348 584 beschriebenen Trennschalter (s.o.) relativ gering.
Es ist noch festzustellen, daß der Bremsweg unabhängig von der maximal von dem beweglichen Teil des Trennschalters gemäß dieser Erfindung erreichten Geschwindigkeit ist.

Kurzbeschreibung zu den Abbildungen

Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher anhand der Zeichnungen erläutert:
Abb. 1 zeigt die Gesamtansicht eines Trennschalter gemäß dieser Erfindung im Querschnitt.
Abb. 2 zeigt eine schematische Ausschnittsdarstellung des beweglichen Teils eines ultraschnellen Trennschalters, wobei die Teile zum Spannen des Trennschalters und dessen Gehäuse aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen worden sind.
Abb. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

In den Abbildungen werden dieselben Kennziffern zum Kennzeichnen derselben oder analoger Bestandteile verwendet. Der Trennschalter 1 gemäß dieser Erfindung umfaßt einen Zylinder 3, der an einem Ende mit einem Bodendeckel 5 verschlossen ist, der dort mittels eines Flansches 7 und eines Rings 9 befestigt ist, der in einer entsprechenden Auskehlung 11 des Zylinders gelagert ist, wobei der Deckel mittels geeigneter Schrauben oder Bolzen 13 festgeschraubt ist, und der an seinem anderen Ende durch einen zweiten Deckel 15 abgeschlossen ist, der dort in gleicher Weise mittels eines Flansches 17, eines Rings 19 und mittels Schrauben oder Bolzen 21 befestigt ist.
Dieser Zylinder 3 umfaßt in seinem Inneren einen Kolben 25, der sich in ihm hin- und herbewegen kann, und eine Haltefeder 27, die auf dem Bodendeckel 5 sowie auf einem in diesem Kolben angebrachten Vorsprung 29 aufliegt. Dieser Kolben ist umbaut mit einer Hülse 31, die durch den Deckel 15, durch die entsprechende Öffnung 16 in seiner Mitte hindurch, verläuft. Diese Hülse 31 ist an ihrem freien Ende mit dem Haltemittel umbaut, das den allgemeinen Bezugspunkt 33 trägt.
Der Schalter gemäß dieser Erfindung ist mit einer Erregerspule 35 überbaut, die vorteilhafterweise in ein Harz 35' eingegossen ist, wobei das Ganze mit Bolzen oder Gewindestangen 36 zusammengehalten wird.
Er umfaßt ansonsten ein Schaltstück 37, das mit einer Kontaktbrücke 39, die die beweglichen Kontakte 41 trägt, und mit einem hinteren Teil 43 und einer Tauchstange 95 verbunden ist, die im folgenden ausführlich beschrieben werden.
Das am äußeren Ende der Hülse 31 durch Verschraubung befestigte Haltemittel 33 umfaßt, z.B., mehrere Kugeln oder Rollen 51, die mit einstellbarem Druck gegen das hintere Ende 43 des Schaltstücks 37 gedrückt werden. Eine Stoßvorrichtung 53, die von einer Feder 55 betätigt wird, die in einer vorzugsweise zylindrischen, mit einem Deckel 59 abgeschlossenen und mit einem Anschlag 61 zum Verhindern des zu tiefen Eintauchens der Stoßvorrichtung versehenen Führung untergebracht ist, drückt nämlich auf eine Kugel oder Rolle 51.
Der hintere Teil 43 ist kraftschlüssig mit dem Schaltstück 37 verbunden. Der hintere Teil 43 umfaßt vorzugsweise vier schräg geneigte Flächen 62, die, ausgehend vom Schaltstück 37, von der Achse 38 weg auseinanderlaufen, und ist an seinem Ende in der Nähe des Schaltstücks 37 mit einem Vorsprung 63 und an seinem freien Ende mit einer Auskehlung 65 versehen. Der Trennschalter umfaßt noch ein Dämpfungsmittel, das später ausführlicher beschrieben wird.
Im Ruhezustand hält die Feder 27, die vorzugsweise vorgespannt ist, den Kolben 25 fest und hält dadurch die Hülse 31 in der oberen Stellung, wobei sich das Schaltstück in der unteren, von der Erregerspule entfernten Stellung befindet.
Um den Schalter gemäß dieser Erfindung zu spannen (linker Teil der Abb. 1), muß Preßluft durch den bzw. die in dem Deckel 15 angebrachten Kanal bzw. Kanäle 75 zugeführt werden. Die durch die Zylinderwand 3, den Deckel 15 und den Kolben 25 gebildete Kammer füllt sich mit Preßluft und unter dem so ausgeübten Druck wird die Haltefeder 27 zusammengedrückt und der Kolben 25 senkt sich und zieht die Hülse 31 und das Mittel zum Festhalten 33 mit sich. Eine Dichtung 77 sorgt für die Dichtigkeit zwischen der Hülse 31 und dem Deckel 15. Eine weitere Dichtung 79 ist zum Aufrechterhalten der Dichtigkeit zwischen dem Kolben 25 und dem Zylinder 3 bestimmt.
Um zu verhindern, daß das Mittel zum Festhalten 33 aufgrund des Drucks der Kugeln oder Rollen 51 auf eine in Bezug auf die Achse 38 schräg geneigte Fläche 61 das Schaltstück 37 mitnimmt, wird das Schaltstück 37 durch feststehende Anschläge 83 festgehalten.
Es muß darauf hingewiesen werden, daß die zylindrische Wand des Kolbens 25 auch die Funktion eines mechanischen Anschlags für die Feder 27 übernimmt und so verhindert, daß die Windungen der Feder ganz aneinanderliegend zusammengedrückt werden. Die zylindrische Wand ist außerdem noch so dimensioniert, daß bei maximal zusammengedrückter Feder 27 die Kugeln oder Rollen 51 in die Auskehlungen 65 einrasten.
Um den Schalter 1 gemäß dieser Erfindung unter den bestmöglichen Bedingungen, d.h. relativ schnell, zu schließen, muß man darauf achten, daß die Haltefeder 27 schnell die gespeicherte Energie abgeben kann. Dazu kann die Preßluft durch Auslaßkanäle 85, die eventuell mit Ventilen zur schnellen Entlüftung ausgestattet sind, in die Atmosphäre abgegeben werden. In diesem Fall begrenzt man die Lichtbogenbildung.
Die kraftschlüssig mit dem Kolben 25 verbundene Hülse 31 zieht, über das Mittel zum Festhalten und insbesondere über die Kugeln und Rollen 51, den hinteren Teil 43, die Tauchstange 95 und somit das Schaltstück 37 soweit mit sich, bis die die beweglichen Kontakte tragende Kontaktbrücke mit den feststehenden Kontakten in Kontakt tritt (Abb. 1, rechter Teil).
Die Kraft der Federn 55 muß daher genügend groß sein, um die Kugeln oder Rollen 51 während dieses Zeitabschnitts in den Auskehlungen 65 zu halten und um einen optimalen Kontaktdruck aufrechtzuerhalten.
Nehmen wir nun an, daß der Strom in dem elektrischen Kreis, in den der Schalter gemäß dieser Erfindung eingeschaltet ist, unzulässig ansteigt. In diesem Fall schickt der elektronische Steuerkreis einen bogenförmigen Stromimpuls in die Erregerspule 35 und durch elektrodynamischen Effekt auf die in das Schaltstück 37 induzierten Ströme. Dadurch entsteht eine besonders hohe Abstoßungskraft. Diese erhöhte Kraft ermöglicht durch Zusammendrücken der Federn 55 die Verlagerung der Kugeln oder Rollen 51 aus den Auskehlungen 65, wodurch der bewegliche Teil freigegeben wird. Das Schaltstück, das mit der Kontaktbrücke 39 und dem hinteren, mit der Tauchstange 95 kraftschlüssig verbundenen Teil 43 verbunden und der Abstoßungskraft ausgesetzt ist, erhält eine besonders hohe Beschleunigung; dies verringert das Risiko der Lichtbogenbildung und der Kontaktabnutzung, indem sehr schnell ein genügend großer Abstand zwischen den feststehenden und den beweglichen Kontakten geschaffen wird.
Das so auf zwischen 20.000 und 40.000 g bei Geschwindigkeiten zwischen 10 und 50 m/s auf einer Strecke von 1 bis 5 mm beschleunigte Schaltstück muß anschließend auf einer Strecke von 20 bis 40 mm wieder abgebremst werden. Die Funktion des Bremsmittels übernehmen wieder das Dämpfungsmittel 97 und die Kugeln oder Rollen 51, die auch ein Ruhigstellen des Schaltstücks 37 nach unten hin ermöglichen.
Wie in Abb. 2 dargestellt, umfaßt das Dämpfungsmittel 97 im wesentlichen die kraftschlüssig mit dem Schaltstück 37 verbundene Tauchstange 95 und eine Kammer mit Flüssigkeit 99. Die Formen der Tauchstange 95 und der Kammer 99 sind so aneinander angepaßt, daß der Querschnitt der Tauchstange, die in die Kammer 99 eintaucht, den ringförmigen Flüssigkeitsdurchlaßquerschnitt zwischen der Tauchstange und der Kammer im Laufe seiner Fortbewegung verändert. Gemäß der hier vorgestellten Ausführungsform weist die Kammer 99 eine im wesentlichen zylindrische Form auf, die eine Zone mit konisch geformtem Profil umfaßt, während das Ende der Tauchstange 95 aus einer Folge von Kegelstümpfen mit voneinander abweichendem Winkel der Kegelflächen besteht. Daraus ergibt sich, daß der in der Kammer 99 vorhandene ringförmige Querschnitt zum Entweichen der Flüssigkeit 101 im Laufe des Zurückstoßens immer mehr verringert wird und trotz der abnehmenden Geschwindigkeit der in Bewegung befindlichen Teile eine erhebliche Bremskraft aufrechterhält.
Die Flüssigkeitskammer 99 ist vorteilhafterweise in einer mit einem Deckel 104 verschlossenen Hülse 103 untergebracht, die auf der der Kammer entgegengesetzten Seite mit Dichtungsmitteln, und zwar drei Dichtungen, eine elastische Dichtung 105, eine feststehende Dichtung 106 und eine Abstreifdichtung 107. Diese Dichtungen werden vorteilhafterweise durch bekannte Mittel, wie z.B. elastische Ringe oder Schraub- oder Klebverbindungen, in ihrer Lagerung festgehalten.
Die Tauchstange 95 wird vorteilhafterweise in einem Führungsring 109 mit selbstschmierender Auskleidung 110 geführt. Dieser Ring wird vorteilhafterweise zwischen der Kammer 99 und den Dichtungen 105, 107 angeordnet.
Dieser Führungsring 109 ist vorteilhafterweise von einer Schutzverkleidung 113 umhüllt, die verhindert, daß die Flüssigkeitsstrahlen den selbstschmierenden Ring 110 und/oder die Dichtungen 105 und 107 beschädigen.
Über dem Flüssigkeitspegel 101 ist ein Luftvolumen 102 vorgesehen. Da die Kammer 99 durch den Ring 109 verschlossen ist, ist das von der Flüssigkeit 101 und der Luft 102 eingenommene Gesamtvolumen konstant. Das Eintauchen der Tauchstange 95 in die Flüssigkeit 101 beim Zurückstoßen leitet einen entsprechenden Anstieg des Flüssigkeitspegels 101 im Innern der Kammer 99 ein, wobei dieser Anstieg durch das Komprimieren des Luftvolumens 102 kompensiert wird.
Bei der hier vorgestellten Ausführungsform besteht die Kammer 99 aus einem einzigen Stück. Eine vorteilhafte Alternative besteht darin, die Kammer in zwei Teilen zu fertigen, wobei über dem Teil, der zum Bremsen der Tauchstange 95 dient, ein Spreizring montiert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Tauchstange aus einer leichten Legierung mit hohem Widerstand, die zumindest an dem Teil, der mit dem selbstschmierenden Ring und den Dichtungen 105 und 107 in Berührung kommt, oberflächenbehandelt ist. Im Fall des erwähnten Beispiels wird eine durch Harteloxierung behandelte Aluminiumlegierung verwendet.
Die Tauchstange 95 kann zusammen mit dem Schaltstück 37 und/oder mit dem hinteren Teil 43 aus einem Stück hergestellt werden. Man kann jedoch auch eine Montageart, insbesondere eine Schraub-/Klebverbindung, vorsehen.
Die Hülse 103, in der die verschiedenen Bestandteile untergebracht sind, wird vorteilhafterweise von unten in den ultraschnellen Trennschalter eingeführt und mit einem Flansch 115 auf der Außenfläche des Bodendeckels 5 befestigt.
Man hat auch aufgrund der Form der Teile festgestellt, daß die insbesondere die mit Flüssigkeit gefüllte Kammer umfassende Hülse eventuell liegend im Trennschalter eingesetzt werden kann, ohne daß die Flüssigkeit dabei entweichen kann (z.B. zwecks vereinfachter Montage).
Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die kraftschlüssig mit dem Schaltstück 37 verbundene Tauchstange 95 eine im wesentlichen gerade zylindrische oder rechteckige Form hat und mit einer Flüssigkeitskammer 99 in Verbindung steht, deren Innenfläche ein kurvenförmiges Profil aufweist, das so konstruiert ist, daß der Kammerinhalt nach oben gedrückt wird.

Claims

1. Schnellwirkender, durch einen mit Halbleitern realisierten Auslösekreis betätigter Lastschalter, der folgendes umfaßt: eine Erregerspule, ein Schaltstück (37), das mit einer Kontaktbrücke (39) verbunden ist, die die beweglichen Kontakte (41) trägt, wobei das Schaltstück (37) mit der Erregerspule (35) zusammenarbeitet, ein Mittel, das die Kontakte im geschlossenen Zustand hält, das einen Druck ausübt, der ausreichend ist, um einem angewendeten Kontaktdruck zu widerstehen, und das so ausgelegt ist, daß es beim Zurückstoßen des Schaltstücks (37) unter der Einwirkung der Erregerspule (35) frei beweglich ist, und ein Dämpfungsmittel (97); und der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Dämpfungsmittel (97) eine mit dem Schaltstück (37) verbundene Tauchstange (95) und eine Kammer (99) umfaßt, die eine Flüssigkeit zum Absorbieren der Bewegungsenergie der Baugruppe Schaltstück (37)/Tauchstange (95) beim Zurückstoßen durch die Erregerspule (35) enthält, wobei das Absorbieren dadurch erreicht wird, daß die Formen der Tauchstange (95) und der Kammer (99) so aneinanderangepaßt sind, daß Flüssigkeitsdurchlaßquerschnitte vorhanden sind, die sich in Abhängigkeit vom Hub der Tauchstange (95) verändern.

2. Schnellwirkender Lastschalter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dar die Baugruppe Schaltstück (37)/Tauchstange (95) aus einem Stück besteht.

3. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (99) eine im wesentlichen zylindrische oder rechteckige Form hat und die Tauchstange (95) an ihrem hinteren Teil ein Profil aufweist, das vom äußeren Ende her breiter wird.

4. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchstange (95) am Ende ein Profil hat, das aus aufeinanderfolgenden Kegelstümpfen besteht, deren konische Flächen unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, oder das eine durchgehende Kurvenform aufweist, durch die eine im wesentlichen konstante Bremskraft erzielt werden kann.

5. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen konisch geformten Bereich (100) aufweist.

6. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchstange (95) eine im wesentlichen gerade zylindrische oder rechteckige Form aufweist und mit einer Flüssigkeitskammer (99) in Verbindung steht, deren Innenfläche so profiliert ist, daß der Kammerinhalt zur Durchlaßöffnung hin zusammengesdrückt wird.

7. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer ein durchgehend kurvenförmiges Profil aufweist, das es gestattet, eine im wesentlichen konstante Bremskraft zu erzielen.

8. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltstück (37) und die Tauchstange (95) aus einem leichten Werkstoff, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Widerstand bestehen.

9. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskammer (99) in einer Hülse (103) untergebracht ist, die mit Dichtungsmitteln, und zwar einer flexiblen Dichtung (105), einer starren Dichtung (106) und einer Abstreifdichtung (107) versehen ist.

10. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchstange (95) in einem selbstschmierenden Ring (109, 110) geführt wird, der vorzugsweise zwischen der Kammer (99) und den Dichtungen (105, 107) angeordnet ist, wobei dieser Führungsring vorzugsweise mit einem Schutzhülle (113) versehen ist.

11. Schnellwirkender Lastschalter gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchstange (95) zumindest an dem Teil, der mit dem Führungsring (109, 110) und den Dichtungen (105, 107) in Berührung kommt, oberflächenbehandelt ist.