DE757030C - Leistungsschalter mit Lichtbogenloeschung durch einen Druckgasstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit Lichtbogenlöschung durch einen Druckgasstrom, bei dem in bekannter Weise der zum Unterbrechen des Stromkreises dienende bewegliche Schaltkontakt mit einem im Schaltraum angeordneten, votn Löschgas beaufschlagten Kolben gekuppelt ist, der den beweglichen Schaltkontakt von dem festen Schaltkontakt trennt.

Derartige Schalter sind bereits bekannt; da man bei solchen Schaltern aber dem Druckgaskolben nur einen verhältnismäßig kleinen Hub geben kann, pflegte man bisher in Reihe mit dem durch das Löschgas angetriebenen, beweglichen Schaltkontakt einen zweiten beweglichen Schaltkontakt anzuordnen, der den Stromkreis kurz nach dem Öffnen des ersten Kontaktes an einer zweiten Stelle unterbricht und unterbrochen hält, während der bewegliche Schaltkontakt durch eine Feder od. dgl. wieder in seine Ausgangstage am festen Schaltkontakt zurückgeführt wird. Derartige Schalter, bei denen das Einschalten dann mittels des zweiten beweglichen Schaltkontaktes erfolgen muß, werden jedoch in ihrem Aufbau ziemlich verwickelt.

Weiterhin sind auch schon Schalter der eingangs gekennzeichneten Art bekannt, bei denen der mechanisch angetriebene Schaltkontakt einem zweiten Schaltkontakt gegenübersteht, welcher nicht völlig feststeht, sondern von einem Kolben getragen wird,

den der Druck des Löschgaseis hebt. In diesem Fall liegt zwar nur eine einzige Unterbrechungsstrecke vor, innerhalb deren- sich die beiden Schaltkontakte gegenläufig auseinanderbewegen; leider muß man hierbei aber den vom Löschgas beaufschlagten Kolben in die unmittelbare Nähe des Schaltlichtbogens bringen, und es liegt auf der Hand, daß hierdurch Lebensdauer und Betriebssicherheit ίο des Schalters beeinträchtigt werden.

Auch sind bereits Druckgasschalter ausgeführt worden, bei denen der Kolben fest mit dem Schaltstift verbunden ist und derart vom Druckgas beaufschlagt wird, daß die Schaltgeschwindigkeit bei der Kontakttrennung groß, dann stark verringert und nach dem Ende des Schaltweges zu wieder erhöht ist. Bei diesen Schaltern wird nicht nur die Leistungsunterbrechung sondern auch die Sicherheitstrennung von einem und demselben Kolben gesteuert, der zugleich als Schieber für die Zylinderöffnungen arbeitet. Dies bedingt sehr lange Zylinder, in denen der infolge seiner Schieber wirkung lange Kolben einen dem Schaltweg entsprechenden Hub ausführen kann.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung für Schalter der eingangs gekennzeichneten Art, durch deren Anwendung man zu überaus einfachen Schalterkonstruktionen von hoher Betriebssicherheit und überraschend hoher Schaltleistung gelangt. Der erfindungsgemäße Schalter enthält nur einen einzigem beweglich angeordneten Schaltkontakt und ist dadurch gekennzeichnet, daß nur der erste zur Lichtbogenlöschung erforderliche Teil der Ausschaltbewegung durch den mit diesem beweglichen Schaltkontakt verbundenen Druckgaskolben herbeigeführt wird,, während die anschließende Überführung des · beweglichen Schaltkontaktes in seine endgültige Ausschaltlage durch eine normale, außerhalb des Schaltraumes angeordnete und über eine Freihubkupplung mit dem beweglichen Schaltkontakt verbundene Antriebsvorrichtung erfolgt, welche gleichzeitig dazu dient, den genannten Schaltkontakt beim Schließen des Stromkreises mit dem festen Schaltkontakt in Berührung zu bringen. Es wird also die Anwendung von zwei in Reihe geschalteten separaten Schaltern zum Ausführen der verschiedenen notwendigen Schaltvorgänge, nämlich des Unterbrechens des Stromkreises einerseits und des Unterbrochenhaltens und des Schließens desselben anderseits, vermieden. Bei einem Schalter nach der Erfindung führt, ebenso' wie bei normalen Schaltern und auch bei Druckgasschaltern, ein und derselbe bewegliche Schaltkontakt alle drei genannten Verrichtungen aus. Dieser Schaltkontakt wird bei der Ausschaltung zunächst durch einen im Schaltraum angeordneten und unter dem Druck des Löschgases stehenden Kolben und darauf durch eine normal außerhalb des Schalters angeordnete Antriebseinrichtung bewegt. Außer der erwähnten Vereinfachung hat ein Schalter nach der Erfindung gegenüber den bekannten, mittels des Löschgases, schaltenden Schaltern noch diesen Vorteil, daß sein beweglicher, den Energiestrom abschneidender Schaltkontakt außerhalb des Schalters ergriffen weiden kann. Da weiter dieser Schaltkontakt ohne Schwierigkeiten derart ausgeführt werden kann, daß er als Ganzes aus dem Schalter entfernt und in denselben eingeführt werden kann, während die festen Schaltkontakte und der Kolben mit Zubehör an ihrer Stelle bleiben und gegebenenfalls unter Spannung stehen, wird die Kontrolle des Schalters sehr erleichtert. Auch die Sicherheit wird dadurch gefördert, da man den beweglichen Schaltkontakt völlig entfernen und daher das Einschalten unmöglich machen kann, wenn man z. B. an dem am Schalter angeschlossenen Kabel arbeiten muß.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnung im nachstehenden erklärt werden. In der Zeichnung stellt

Fig. ι einen Längsschnitt eines Teiles eines erfindungsgemäßen Schalters im eingeschalteten Stand,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teiles eines anderen erfindungsgemäßen Schalters im eingeschalteten Stand,

Fig. 3 einen Schnitt wie in Fig. 2, al>er des Schalters während des Unterbrechens des Stromkreises und

Fig. 4 einen Schnitt wie in Fig. 2, aber des Schalters* im ausgeschalteten Stand dar.

In der Zeichnung (Fig. 1) ist 1 ein Rohr aus Isolationsmaterial, das an seinem Unterende durch eine Metallkappe, die zentral mit einem als Ventilsitz ausgeführten festen Schaltkontakt 2 versehen ist. Mit diesem Schaltkontakt arbeitet ein stiftförmiger beweglicher Schaltkontakt 3 als Ventil zusammen, der mit in einem Kreis angeordneten festen Schaltkontakten 4 dauernd in Schubverbindung steht. Die festen Schaltkontakte 2 und 4 sind mit in einem Gefäß 5, 6 angebrachten Metaillringen 7 und 8 elektrisch leitend verbunden, an denen sich die nicht gezeichneten Verbindungsleiter des Schalters anschließen. Der Schaltraum, der sich innerhalb des Rohres 1 befindet, ist oben durch einen Deckel 9 abgeschlossen, der mit einem Stutzen 10 zur Verbindung an einer nicht sichtbaren Einrichtung versehen ist, mittels deren Gas unter Druck durch öffnungen 11 in den Schaltraum gebracht werden kann.

Bei der Ausschaltung des Schalters wird das durch die Schaltkontakte 2 und 3 gebildete Ventil geöffnet, wodurch das unter Überdruck stehende Gas mit Kraft aus dem Schaltraum entweicht. Dadurch wird der zwischen den Kontakten 2 und 3 gezogene Flammenbogen zunächst zu einem in der Mitte eines trichterförmigen Gasauspuffs 12 angeordneten Stift 13 gerichtet und darauf ausgeblasen.

Der Schaltstift 3 ist durch einen Isolator 14 an einer Stange 15 befestigt. Diese paßt mit einem büchsenförmigen Ende schiebbar um das stiftförmige Ende einer Treibstange 16, die mit einer nicht gezeichneten Antriebsvorrichtung verbunden ist. Die Stangen 15 und 16 sind mittels eines, Stiftes 17 und einer Nut 18 miteinander gekuppelt, so daß sie einen freien Hub in bezug aufeinander haben. Zwischen, den Stangen 15 und 16 ist eine Druckfeder angeordnet, die es ermöglicht, im eingeschalteten Stand des Schalters Druck auf den Schaltstift auszuüben.

Um die Stange 15 ist ein Kolben 20 schiebbar angeordnet. Dieser Kolben ist in einem Zylinderraum 21 des Deckels 9 beweglich und wird durch eine Feder 22 nach unten gedruckt. · Beim Hochgehen schlägt der Kolben gegen eine Schulter 23 der Stange 15 und nimmt diese daher sowie den Isolator 14 und den Schaltstift 3 mit in die Höhe. Der Hub des Kolbens ist durch einen Anschlag 24 begrenzt.

Bei der Ausführungsform nach. Fig. 2, 3

und 4 ist der Kolben 20 schiebbar um einen oberhalb der festen Schaltkontakte 4 liegenden verdickten Teil 25 des Schaltstiftes 3 angeordnet. Dieser Teil endigt in eine Büchse 26 mit noch größerem Druckmesser, so daß ein Anschlag für den Kolben am Schaltstift gebildet wird. Die Büchse 26 greift schiebbar um einen Stift 27 und ist mit demselben durch eine Freihubkupplung in der Ausgestaltung eines Stiftes 17 und einer Nut 18 gekuppelt. Der Stift 27 ist durch einen Isolator 28 an der Treibstange 16 der Antriebsvorrichtung befestigt. Zwischen dem Schaltstift 3 und dem Verbindungsstift 27 ist wieder eine Druckfeder 19 geschaltet. Der Zylinder 128, in dem der Kolben beweglich ist, wird durch einen am Rohr 1 befestigten Isolator 29 getragen. Der Kolben 20 ist wieder durch eine Feder 22 belastet. Das Löschgas wird durch den Raum zwischen der Wand 5 und dem Rohr 1 zugeführt. Durch Löcher 30 des Rohres 1 gelangt es in den Schaltraum.

Der Zylinder 128 ist an der Unterseite durch einen Boden 31 geschlossen, in dem sich eine Zylinderöffnung kleineren Durchschnittes als derjenige des Kolbens 20 befindet. In der Ruhelage des Kolbens ist diese Öffnung durch einen darin passenden Teil 32 des Kolbens 20 geschlossen. Der Zweck dieser Konstruktion wird hiernach erklärt werden.

Die Wirkung des gezeichneten Schalters ist die folgende: Wenn der Schalter ausgeschaltet werden muß, wird Gas unter Drude entweder durch die Öffnungen 11 (Fig. 1) oder durch die Löcher 30 (Fig. 2 bis 4} in den Schaltraum geführt. Sobald dieses Gas in diesem Raum einen beistimmten Druck erreicht hat, wird der Kolben gegen die Kraft der Feder 22 hochgehoben. Beim Schalter nach Fig. 1 werden die Zwischenstange i5> der Isolator 14 und der Schaltstift 3 unmittelbar mitgenommen. Beim Schalter nach Fig. 2 bis 4 hat der Kolben zunächst einen freien Hub, bevor er gegen die Schulter 23 schlägt und den - Schaltstift 3 mitnimmt. Da die Treibstange 16 vorläufig noch an ihrer Stelle festgehalten wird, muß, sobald der Schaltstift nach oben bewegt wird, zugleich die Kraft der Feder 19 überwunden werden. Befindet der Kolben sich in seiner höchsten Lage, d. h. stößt er gegen den Anschlag 24, so befindet sich das Unterende des Schaltstiftes 3 in an sich bekannter Weise in einer verhältnismäßig kleinen Entfernung vom festen Schaltkontakt 2 (Fig. 3), so daß dieser Kontakt geöffnet ist und das im Schaltraum unter Überdruck stehende Gas mit Kraft durch go diesen Kontakt hindurch entweicht. Der durch das Trennen der Schaltkontakte 2 und 3 gezogene Flammenbogen wird dann zunächst zum Fangstift 13 gerichtet und darauf ausgeblasen. Bei Schaltern dieser Art hat der Flammenbogen daher eine konstante, verhältnismäßig kleine Länge·. Eine kurze Zeit, nach der man annehmen kann, daß der Flammenbogen gelöscht und der Stromkreis daher unterbrochen ist, wird die Treibstange 16 durch die Antriebsvorrichtung in die Höhe gezogen und der Schaltstift 3 in eine größere zum Unterbrochenhalten des Stromkreises sichere Entfernung voin festen Schadtkontakt 2 gebracht (Fig. 4). Der Schalter ist dann definitiv ausgeschaltet. Zugleich mit oder eine kurze Zeit nach dem Hochbringen der Treibstange 16 wird die Löschgaszufuhr eingestellt. Da® Einschalten des Schalters erfolgt dadurch, daß die Treibstange 16 durch die Antriebsvorrichtung nach unten bewegt wird. Beim Einschalten hat die Kolbeneinrichtung keinen Dienst.

Um nun zu vermeiden, daß sich beim Steigen des Löschgasdruckes während des AussehaltvoTgangs der Schaltstift langsam durch den Kolben vom festen Schaltikontakt 2 entfernt und der Stromkreis daher sozusagen zögernd unterbrochen wird oder daß der Gasdruck für eine gute Lösehwirkung zu niedrig ist, wenn die Kontaktunterbrechung stattfindet, ist beim Schalter nach Fig. 2 bis 4

der wirksame Zylinderraum in der Ruhelage des Kolbens durch den Boden 31 und den darin passenden Kolbenteil 32 abgeschlossen, der einen kleineren Durchmesser als der Kolben hat. Dabei hat der Kolben einen freien Hub in bezug auf den Schaltstift. Erst wenn bei dieser Bauart der Druck des Löschgases einen bestimmten hohen Wert erreicht, reicht die Kraft auf dem kleineren Kolbenteil 32 zum Überwinden der Kraft der Feder 19 und daher zum Hochtreiben des Kolbens aus. Bevor aber der Kolben gegen die Schulter 23 des Schaltstiftes anschlägt, tritt der Kolbenteil 32 aus dem Zylinderboden 31 aus, wodurch die ganze Kolbenfläche aew. verhältnismäßig hohen Druck ausgesetzt wird. Dies hat zur Folge, daß der Schaltstift mit großer Kraft und also mit großer Geschwindigkeit vom festen Schaltkontakt abgezogen wird. Das Unterbrechen des Stromkreises erfolgt daher plötzlich, wodurch Verbrennung der Kontakte vermieden wird.

Bei den gezeichneten Schaltern befinden sich die Treibstange 16, der Schaltstift 3 und die dazwischenliegenden Verbindungsteile 14, 15 bzw. 25, 26, 27, 28 in der gleichen Linie. Außerdem sind die Durchmesser dieser Teile derart gewählt, daß der Durchmesser jedes höher liegenden Teiles größer als derjenige des darunterliegenden Teiles, daher derjenige des Schaltstiftes der kleinste und derjenige der Treibstange der größte ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die ganze zusammengesetzte Schaltstange aus dem Schalter herausgezogen werden kann, während die festen Schaltkontakte 2 und 4 und die Kolbenvorrichtung im Schalter zurückbleiben.

Die Ausführung nach Fig. 1 hat den Vorteil, daß die Kolbenvorrichtung unmittelbar am Schalterdeckel befestigt sein kann, daher Erdpotential hat. Demgegenüber steht aber, daß der Kelten nicht nur den Schaltstift, sondern auch den Isolator 14 und die Zwischenstange 15 heben muß. Bei der Konstruktion nach Fig. 2 bis 4 hat die Kolbenvorrichtung dasif-äbe Potential wie die festen Kontakte 4; :"'ä muß daher in bezug auf die Erde isoliert r.ngeordnet werden. Derselben kann aber als Vorteil angerechnet werden, daß der Kolben beim Ausschalten nur den Schaltstift bewegt, so daß das Unterbrechen des Stromkreises mit großer Geschwindigkeit erfolgt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Leistungsschalter mit Lichtbogenlöschung durch einen Druckgasstrom, bei welchem der zum Unterbrechen des Stromkreises dienende bewegliche Schaltkontakt beim Ausschalten mit einem im Schalterraum angeordneten, vom Löschgas beaufschlagten Kolben gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur der erste zur Lichtbogenlöschung erforderliche Teil der Ausschaltbewegung durch den mit dem beweglichen Schaltkontakt verbundenen Druckgaskolben -herbeigeführt wird, während die anschließende Überführung des beweglichen Schaltkontaktes in seine endgültige Ausschaltlage durch eine normale, außerhalb des Schaltraumes angeordnete und über eine Freihubkupplung mit dem beweglichen Schaltkontakt verburidene Antriebsvorrichtung erfolgt, welche gleichzeitig dazu dient, den genannten Schaltkontakt beim Schließen des Stromkreises mit dem festen Schaltkontakt in Berührung zu bringen.
2. 2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, bei dem der bewegliche Schaltkontakt als Stift ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift (3) über einen Isolator (14) an einer Zwischenstange (15) befestigt ist, die, verschiebbar durch den Kolben hindurchgeführt, zur Kupplung mit demselben mit einem Anschlag versehen und durch eine als Stift- und Büchsenkupplung gebildete, durch eine' Feder belastete Freihubkupplung mit einer Treibstange der Antriebseinrichtung gekuppelt ist.
3. 3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, bei dem der bewegliche Schaltkontakt als Stift ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift mit einem außerhalb des Raumes zwischen den festen Schaltkontakten liegenden Teil (26) verschiebbar durch den Kolben (20) hindurchgeführt, zur Kupplung mit demselben mit einem Anschlag versehen und durch eine als Stift- und Büchsenkupplung gebildete, durch eine Feder Mastete Freihubkupplung mit einem an einer Treibstange der Antriebseinrichtung befestigten Isolator gekuppelt ist.
4. 4. Leistungsschalter nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstift, die Freihubkupplung, der Isolator, die Zwischenstange (insofern vorhanden) und die Treibstange der Antriebseinrichtung in der gleichen Linie liegen und ein zusammengesetztes Ganzes bilden, das aus dem Schalter herausgezogen oder in denselben hineingeführt werden kann, während die festen Schaltkontakte und der Kolben an ihrer Stelle bleiben.
5. 5. Leistungsschalter nach den An-Sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben durch eine Feder be-

   lastet, an seiner dem Schaltrauni zugekehrten Seite mit einem Teil (32) mit kleinerem Durchmesser versehen ist, der in der Ruhelage in einer öffnung eines den Zylinder abschließenden Bodens (31) passend eingreift und so· viel freien Hub in. bezug auf die Zwischenstange oder den Schaltstift hat, daß der wirkame Zylinderraum geöffnet wird, bevor der Kolben mit , dieser Stange oder diesem Stift gekuppelt ist.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegetistands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen, worden:

   Deutsche Patentschrift Nr. 716967; schweizerische Patentschrift Nr. 190 816.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 5364 S. 5l