EP0029085A1

EP0029085A1 - Druckgasschalter

Info

Publication number: EP0029085A1
Application number: EP80104261A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Graf
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: General Electric Switzerland GmbH
Priority date: 1979-11-16
Filing date: 1980-07-19
Publication date: 1981-05-27
Also published as: EP0029085B1; DE3062205D1; JPS5684831A; CH642480A5; JPS637416B2; US4351993A; ATE2704T1

Abstract

Ein bewegliches Kontaktstück (11, 12) ist über ein übersetzendes Hebelgetriebe an eine Antriebsstange (16) gekuppelt. Ferner ist das bewegliche Kontaktstück (11, 12) von einer mit diesem mitbeweglichen Blasdüse (14) umgeben, die an einen ein Löschgas enthaltenden Pumpzylinder (15) angeschlossen ist. Der Pumpzylinder (15) ist verschiebbar auf einem Pumpkolben (18) geführt, und der Pumpkolben (18) ist gelenkig mit dem einen Ende eines ersten Gliedes (22) eines in Einschaltstellung in Knicklage befindlichen Kniehebels (23) verbunden, dessen zweites Glied (25) an einer ortsfesten Stelle (26) angelenkt ist. Das Kniegelenk (24) des Kniehebels ist ebenfalls an die Antriebsstange (16) gekuppelt, so daß während eines Ausschalthubes der Kniehebel (23) gestreckt und dann wieder geknickt wird. Um zu Beginn eines Ausschalthubes zuerst das bewegliche Kontaktstück (11, 12) und mit diesem die Blasdüse (14) sowie den Pumpzylinder (15) zu beschleunigen und erst danach das im Pumpzylinder (15) befindliche Löschgas zu komprimieren, weist das Hebelgetriebe eine erste, einerends am Kniegelenk (24), andernends am beweglichen Kontaktstück (11, 12) angelenkte Koppel (34) sowie eine zweite Koppel (36) auf, die einerends zwischen den Enden der ersten Koppel (34) an dieser und andernends an der Antriebsstange (16) angelenkt ist, so dass zu Beginn des Ausschalthubes die Knicklage des Kniehebels (23) zunächst noch verstärkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem beweglichen Kontaktstück, das über ein übersetzendes Hebelgetriebe an eine Antriebsstange gekuppelt ist, sowie mit einer mit dem beweglichen Kontaktstück mitbeweglichen, und dieses umgebenden Blasdüse, die an einen ein Löschgas enthaltenden Pumpzylinder angeschlossen ist, der auf einem Pumpkolben verschiebbar geführt ist, wobei der Pumpkolben gelenkig mit dem einen Ende eines ersten Gliedes eines in Einschaltstellung in Knicklage befindlichen Kniehebels verbunden ist, dessen zweites Glied an einer ortsfesten Stelle angelenkt ist und dessen Kniegelenk ebenfalls an die Antriebsstange gekoppelt ist, so dass während eines Ausschalthubes der Kniehebel gestreckt und dann wieder geknickt wird.
Ein solcher Schalter ist beispielsweise aus der DE-AS 19.66.973 bekannt. Bei diesem Schalter verläuft die Antriebsstange quer zu der Verschieberichtung der Einheit bewegliches Kontaktstück - Blasdüse - Pumpzylinder. Diese Einheit ist über eine Schwinge an den längeren Arm eines auf einem ortsfesten Zapfen schwenkbaren Winkelhebels gekoppelt, dessen kürzerer Arm über eine Koppel an die Antriebsstange gekoppelt ist. Der Kniehebel, an den der Pumpkolben gekuppelt ist, ist in Einschaltstellung in einer von der Antriebsstange weg weisenden Knickstellung, und sein Kniegelenk ist über eine weitere Koppel mit dieser Antriebsstange verbunden.
Die Konstruktion des bekannten Schalters bringt es mit sich, dass einerseits zwischen der Bewegung der Antriebsstange und jener des beweglichen Kontaktstückes (mit Blasdüse und Pumpzylinder) eine praktisch konstante, durch die Längendifferenz der Arme des Winkelhebels gegebene Uebersetzung vorhanden ist. Andererseits zieht die Antriebsstange gleich zu Beginn des Ausschalthubes den Kniehebel in seine Strecklage, d.h. der Pumpkolben bewegt sich gleich zu Beginn des Ausschalthubes gegenläufig zum Zylinder, und erst nachdem seine Strecklage überschritten ist, beginnt er, sich gleichsinnig mit dem Pumpzylinder zu bewegen.
Gleich zu Beginn eines Ausschalthubes hat also der die Antriebsstange antreibende Antrieb gleichzeitig folgende Arbeit zu leisten. Erstens sind das bewegliche Kontaktstück und die mit diesem mitbeweglichen Bestandteile (Blasdüse und Zylinder) aus dem Stillstand heraus zu beschleunigen. Zweitens ist mit der gegenläufigen Bewegung des Pumpkolbens in bezug auf den Zylinder gleich zu Beginn das im Zylinder vorhandene Gas zu komprimieren, damit etwas später komprimiertes Löschgas zum Beblasen des Schaltlichtbogens zur Verfügung steht.
Nun wird aber angestrebt, dass gerade zu Beginn des Ausschalthubes die Beschleunigung der beweglichen Bestandteile einen möglichst hohen Wert aufweise, während die Kompression des Löschgases nicht gleich zu Beginn des Ausschalthubes einsetzen soll, da das komprimierte Löschgas ja erst zu einem späteren Zeitpunkt des Ausschalthubes zur Verfügung zu stehen hat, nämlich dann, wenn der wachsende Abstand des beweglichen Kontaktstückes zum ortsfesten Kontaktstück mit dem es sich in Eingriff befunden hat, sich der minimalen Löschdistanz nähert.
Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf möglichst einfache Weise die vom Antrieb bei einem Ausschalthub aufzubringende Energie vorerst für die Beschleunigung der beweglichen Bestandteile und erst danach zum Komprimieren des Löschgases, also zeitlich gestaffelt aufzubringen ist, was gestattet, den gesamten Antrieb kleiner zu bemessen.
Zu diesem Zweck ist der vorgeschlagene Druckgasschalter gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe eine erste, einerends am Kniegelenk, andernends am beweglichen Kontaktstück angelenkte Koppel sowie eine zweite Koppel aufweist, die einerends zwischen den Enden der ersten Koppel an dieser und andernends an der Antriebsstange angelenkt ist, so dass zu Beginn des Ausschalthubes die Knicklage des Kniehebels zunächst noch verstärkt wird.
Merkmale bevorzugter Ausführungsbeispiele sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweise anhand der Zeichnung.näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Achsialschnitt durch einen Druckgasschalter unter Weglassung der in vorliegendem Zusammenhang unwesentlichen Teile, links in Einschaltstellung, rechts (um 180 umgeklappt) in Ausschaltstellung,
Fig. 2 in noch schematischerer Darstellung und kleinerem Massstab Achsialschnitte gemäss Fig. 1 in vier verschiedenen, mit a - d bezeichneten Phasen des Ausschalthubes, und
Fig. 3 ein schematisches Weg-Zeitdiagramm.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckgasschalter 10 besitzt eine bewegliche Kontaktstange 11, die am oberen Ende einen Kontaktstift 12 trägt, der in und ausser Eingriff mit einem ortsfesten Kontaktstück 13 bringbar ist. An der Kontaktstange 11 ist auch durch nicht dargestellte Mittel eine den Kontaktstift 12 umgebende Blasdüse 14 befestigt, die zugleich den "Boden" eines Pumpzylinders 15 bildet. Der Pumpzylinder 15 umschliesst einen Pumpraum 17, der ein Löschgas, z.B. SF₆ enthält. Längs der Kontaktstange 11 verschiebbar geführt ist im Pumpzylinder 15 ein Pumpkolben 18 angeordnet, der - wie sich noch zeigen wird - im Zuge des Ausschalthubes das Löschgas aus dem Pumpraum 17 heraus durch die Blasdüse 14 hindurch verdrängt. Der Einlass 19 der Blasdüse 14 kommuniziert daher unmittelbar mit dem Pumpraum 17.
An der dem Pumpraum abgekehrten Seite des Pumpkolbens 18 ist ein Lagerauge 20 ausgebildet, an dem mittels eines Gelenkzapfens 21 das freie Ende eines ersten Gliedes 22 eines mit 23 bezeichneten Kniehebels angelenkt ist. Das Kniegelenk dieses Kniehebels 23 ist durch einen Gelenkzapfen 24 gegeben, an dem das zweite Glied 25 des Kniehebels 23 angelenkt ist. Das freie Ende des zweiten Gliedes 25 ist mittels eines Gelenkzapfens 26 an einem Lagerauge 27 angelenkt, das an einem Flanschteil 28 des Schalters befestigt oder angeformt und somit unbeweglich ist. Das Flanschteil 28 trägt im übrigen einen rohrförmigen Isolator 29 (nur teilweise dargestellt), der eine Schaltkammer umschliesst, in der alle bisher beschriebenen Schalterbestandteile nach aussen abgekapselt angeordnet sind. Durch das Flanschteil 28 hindurch reicht eine Antriebsstange 16, welche durch einen nicht dargestellten Antrieb achsial verschiebbar ist.
Am unteren Ende der Kontaktstange 11 ist ein Lagerauge 31 befestigt oder angeformt, an dem mittels eines Gelenkzapfens 33 das eine Ende einer Koppel 34 angelenkt ist, deren anderes Ende am Gelenkzapfen 24 des Kniehebels 23 angelenkt ist. Am oberen Ende der Antriebsstange 16 ist über einen weiteren Gelenkzapfen 35 das eine Ende einer weiteren Koppel 36 angelenkt, deren anderes Ende über einen Gelenkzapfen 37 etwa mittig an der Koppel 34 angelenkt ist.
In der in Fig. 1 links dargestellten Einschaltstellung steht der Kontaktstift 12 im Eingriff mit dem rohrförmigen, festen Kontaktstück 13, das den Kontaktstift 12 umschliesst und ausserdem die Blasdüse 14 an ihrer engsten Stelle 38 verschlossen hält.
Zur Arbeitsweise des beschriebenen Schalters sei zusätzlich auf die Fig. 2 hingewiesen, in der in der Phase a die in Fig. 1 links dargestellte Einschaltstellung schematisch und unter Verwendung derselben Bezugzeichen wiederholt ist. Beim Ausschalthub wird die Antriebsstange 16 im Sinne des Pfeiles 39 bewegt. Zu Beginn des Ausschalthubes zieht die Koppel 36 die Koppel 34 nach unten. Da dabei der Kniegelenkzapfen 24 etwa auf derselben Höhe bleibt, bewegt sich zunächst die Kontaktstange 11 etwa doppelt so schnell wie die Antriebsstange 16. Dabei geht aber die Koppel 34 zugleich in die waagrechte Stellung über, d.h. drückt den Kniehebel 23 in eine noch ausgeprägtere Knicklage, so dass zunächst der Kolben 18 sich gleichsinnig, wenngleich nicht um denselben Weg wie die Kontaktstange 11 und damit wie der Pumpzylinder 15 bewegt. Es findet also in dieser Anfangsphase des Ausschalthubes hautsächlich eine Beschleunigung der Kontaktstange 11 und der mit dieser mitbeweglichen Bestandteile statt. Das Ende dieser ersten Phase ist dann erreicht, wenn die Koppel 34 rechtwinklig von der Kontaktstange 11 absteht, der Kniehebel 23 also seine maximale Knicklage erreicht hat. Das Ende dieser ersten Phase des Ausschalthubes ist in Fig. 2b dargestellt.
Im weiteren Verlauf des Abwärtshubes der Antriebsstange 16 wird deren Bewegung zunächst noch immer übersetzt an die Kontaktstange 11 übertragen, wobei sich die Koppel 34 zunehmend schrägstellt und damit das Kniegelenk 27 nach innen zieht, so dass sich der Kniehebel 23 wieder streckt. Damit geht aber eine gegenläufige Bewegung des Kolbens 18 in bezug auf den Zylinder 15 einher, so dass nun hautsächlich eine Kompression des Löschgases im Pumpraum 17 erfolgt. Das Ende dieser "Kompressionsphase" ist bei vollständig gestrecktem Kniehebel 23 erreicht und in Fig. 2c dargestellt.
Bei der weiteren Abwärtsbewegung der Antriebsstange 16 wird durch die Koppel 34 und 36 der Kniehebel 23 über seine Strecklage überdrückt und geht zunehmend wieder in eine Knicklage über. Da sich nun auch das Kniegelenk 24 gleichsinnig zur Antriebsstange 16 bewegt, erfolgt die Uebertragung deren Bewegung praktisch ohne Uebersetzung auf die Kontaktstange 11, während der Pumpkolben 18 sich nun wieder gleichsinnig mit dem Zylinder 15 bewegt. Das Ende dieser Phase ist mit der Ausschaltstellung erreicht und in Fig. 2d dargestellt.
In Fig. 3 ist ein vereinfachtes Weg-Zeit-Diagramm dargestellt, wobei vereinfachend angenommen wurde, dass vom Beginn (a) bis zum Ende (d) des Ausschalthubes die Antriebsstange 16 sich linear mit der Zeit bewege. Die Bewegung der Antriebsstange 16 ist daher in Fig. 3 mit der ausgezogenen, geraden Linie dargestellt. Die Bewegung der Kontaktstange 11 und mithin des Kontaktstiftes 12 ist in Fig. 3 mit der strichpunktierten Kurve dargestellt. Man erkennt daraus, dass sich die Kontaktstange 11 bis zu der in Fig. 2c dargestellten Phase (Zeitpunkt c) erheblich schneller bewegt als die Antriebsstange 16. Nach dem Zeitpunkt c bewegt sich die Kontaktstange 11 zunehmend gleich schnell wie die Antriebsstange 16.
Mit der gestrichelten Kurve ist in Fig. 3 (mit einem verschobenen Nullpunkt) der Bewegungsverlauf des Kolbens 18 dargestellt. Man sieht, dass in der Anfangsphase des Ausschalthubes, also zwischen den Zeitpunkten a und b der Kolben 18 sich gleichsinnig wenngleich weniger schnell als die Antriebsstange 16 und vor allem als die Kontaktstange 11 bewegt, während zwischen den Zeitpunkten b und c der Kolben 18 sich gegensinnig zur Kontaktstange 11 bewegt. Während also in der Anfangsphase des Ausschalthubes im wesentlichen die Kontaktstange 11 beschleunigt wird, erfolgt die Kompression des Löschgases zur Hauptsache erst zwischen den Zeitpunkten b und c. Danach bewegt sich der Kolben 18 wiederum gleichsinnig und etwa gleich schnell wie die Kontaktstange 11 und die Antriebsstange 16. Zwischen den Fig. 2a, b, c und d sind jeweils durch Pfeile die Richtungen und die Strecken angegeben, um welche sich die Antriebsstange 16, die Kontaktstange 11 und der Kolben 18 während eines Ausschalthubes bewegen.

Claims

1. Druckgasschalter mit einem beweglichen Kontaktstück (12), das über ein übersetzendes Hebelgetriebe an eine Antriebsstange (16) gekuppelt ist, sowie mit einer mit dem beweglichen Kontaktstück (12) mitbeweglichen und dieses umgebenden Blasdüse (14), die an einen ein Löschgas enthaltenden Pumpzylinder (15) angeschlossen ist, der auf einem Pumpkolben (18) verschiebbar geführt ist, wobei der Pumpkolben (18) gelenkig mit dem einen Ende des ersten Gliedes (22) eines in Einschaltstellung in Knicklage befindlichen Kniehebels (23) verbunden ist, dessen zweites Glied (25) an einer ortsfesten Stelle (26) angelenkt ist und dessen Kniegelenk (24) ebenfalls an die Antriebsstange (16) gekoppelt ist, so dass während eines Ausschalthubes der Kniehebel (23) gestreckt und dann wieder geknickt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe eine erste, einerends am Kniegelenk (27) andernends am beweglichen Kontaktstück (11, 12) angelenkte Koppel (34) sowie eine zweite Koppel (36) aufweist, die einerends zwischen den Enden der ersten Koppel (34) an dieser und andernends an der Antriebsstange (16) angelenkt ist, so dass zu Beginn des Ausschalthubes die Knicklage des Kniehebels (23) zunächst noch verstärkt wird.

2. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Koppel (36) zwischen der Mitte und dem Anlenkpunkt der ersten Koppel (34) am beweglichen Kontaktstück (11, 12) der ersten Koppel (34) angelenkt ist.

3. Druckgasschalter nach-Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Koppel (34) etwa gleich lang wie die zweite Koppel (36) ist und dass das zweite Glied (25) des Kniehebels (23) kürzer als die erste Koppel (34) ist.