EP0508160A2 - Druckgasschalter - Google Patents
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- EP0508160A2 EP0508160A2 EP92104468A EP92104468A EP0508160A2 EP 0508160 A2 EP0508160 A2 EP 0508160A2 EP 92104468 A EP92104468 A EP 92104468A EP 92104468 A EP92104468 A EP 92104468A EP 0508160 A2 EP0508160 A2 EP 0508160A2
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- H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
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- H01H33/903—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism making use of the energy of the arc or an auxiliary arc and assisting the operating mechanism
Definitions
- the present invention relates to a gas pressure switch according to the preamble of claim 1.
- a gas pressure switch of this type is known from EP-A-0 380 907.
- the extinguishing gas flowing into a blow-out space supports the drive.
- slide-like valve means are provided which, when switched on, release openings in the cylinder delimiting the discharge chamber in the radial direction in relation to the pressure in the pump chamber as a result of the relatively large excess pressure in the blow-out chamber in order to equalize the pressure between the blow-out space and the surrounding space.
- a control piston is provided in the pump piston separating the pump chamber from the blow-out chamber.
- a piston that delimits it and is moved with the movable contact piece is provided with a large-area check valve that remains open with respect to the surrounding space when a vacuum occurs in the blow-out space.
- the disadvantage of this known switch is that to open the slide-like valve means, a certain pressure difference must be built up between the pump space and the blow-out space, which requires drive energy, and that at the beginning of a switch-off stroke, the slide-like valve means must first be brought back into their closed position, the pump space enlarged by the shifting of the control piston becomes. This has the consequence that the pressure built up in the pump chamber is reduced, which affects the breaking capacity of the switch.
- such slide-like valve means cause a complicated structure of the pressure gas switch.
- valve means are controlled depending on the stroke of the movable contact piece, which prevents an influence on the pump chamber and the build-up of pressure for actuating the valve means.
- the also particularly preferred forms of training according to claims 4 and 6 ensure that the drive does not have to do more work when switching off small currents than in compressed gas switches without a blow-out space, in which negative pressure in the blow-out space with respect to the surrounding space is prevented.
- the form of training according to claim 4 is particularly preferred because of its simplicity.
- a fixed contact piece 10 which is connected in parallel to a continuous current contact piece 12 which surrounds it coaxially and is also fixed, is connected in a generally known manner to the one connector 14 of the compressed gas switch, which is only indicated schematically in FIG.
- this fixed contact piece 10 closes a blowing nozzle 16 made of insulating material, which is fixedly mounted on the bottom 18 of a metallic pump cylinder 20 that is open at the bottom, and whose inlet 22 via flow passages 24 in the bottom 18 with a pump chamber enclosed by the pump cylinder 20 26 communicates.
- the pump cylinder 20 has a metal cylinder jacket 20 'on which the bottom 18 is fastened in the upper end region.
- the bottom 18 and thus the pump cylinder 20 are firmly anchored to a movable contact piece 28.
- the movable contact piece 28 has above the base 18 a tulip-like consumable contact piece 30 which cooperates with the fixed contact piece 10 and which, in the switched-on position, delimits the inlet 22 of the blow nozzle 16 on the inside, viewed in the radial direction.
- the movable contact piece 28 has a blow-out tube 32, which extends away from the bottom 18 in the direction towards the bottom and which is closed at its lower end by a pin 34 tapered towards the inside of the blow-out tube 32.
- the erosion contact piece 30 and the blow-out pipe 32 thus enclose a passage 36, which extends from the upper free end of the movable contact piece 28 and runs in the axial direction and penetrates the bottom 18, the length of which is limited by the pin 34 and which is restricted by radial openings 38 in the blow-out pipe 32 in a blow-out space 40 opens.
- the pump chamber 26 is delimited by a stationary, ring-like pump piston 42, which surrounds the blowout pipe 32 above the openings 38.
- the pump piston 42 has a circumferential groove in which a piston ring 44 made of plastic is arranged, on which the cylinder jacket 20 'is slidably mounted.
- the pump piston 42 rests on a support tube 46 which surrounds the blow-out tube 32 at a distance and which is supported at the bottom by an intermediate base 48 of an essentially cylindrical second continuous current contact piece 50.
- a connecting flange 52 protrudes from the second continuous current contact piece 50 to the outside Ensure electrical connection to the other connection of the pressure gas switch, not shown in the figures.
- the pump chamber 26 and blow-out chamber 40 are connected to one another via suction passages 54 in the pump piston 42, which are releasably closed by an annular check valve body 56 which interacts with the pump piston 42.
- the check valve body 56 forms, together with the pump piston 42, a flap or check valve which opens when the overpressure in the blow-out chamber 40 is higher than the pressure in the pump chamber 26.
- the area of the second continuous current contact piece 50 below the intermediate base 48 forms a cylinder 58 in which a piston 60 is slidably supported.
- the piston 60 has a circumferential groove in which a piston ring 44 'engages to seal between the cylinder 58 and the piston 60.
- a connection opening 62 is provided which extends in the axial direction, the inside width of which is aligned with the inside width of the support tube 46 and thus the sub-space 46 'delimited by the support tube 46 and on the top by the pump piston 42 with that of the cylinder 58 and piston 60 bounding partial space 58 '.
- the blow-out space 40 is thus composed of these two sub-spaces 46 'and 58'.
- a neck 64 protruding upwards is integrally formed, into which the blow-out pipe 32 is screwed with its lower end region.
- a connecting lug 66 protrudes from the piston 60, on which an actuating rod connected to a drive 67 only indicated schematically in FIG. 1 68 is articulated from insulating material.
- Large-area inlet openings 70 are provided in the piston 60 (see also FIGS. 3 and 4), which can be closed by means of a disk-shaped valve body 72 which engages around the neck 64 with play and cooperates with the piston 60.
- Control means 74 leave the valve body 72 in its closed position 72 'on the piston 60, on its side facing the blow-out space 40, in order to close the inlet openings 70 (FIGS. 1 and 3) or hold the valve body 72 in the open position 72' ', as is the case with the Figures 2 and 4 show.
- An annular actuating member 76 of the control means 74 engages around the neck 64 of the piston 60 and is guided on the latter in an axially displaceable manner.
- a locking device 78 defines a lower first locking position 76 '( Figures 1 and 3) and an upper second locking position 76' '( Figures 2 and 4) for the actuating member 76.
- the actuating member 76 points in the axial direction by the distance between the first and second locking positions 76 ', 76' ', circumferential locking grooves 80, 80' spaced apart from each other, which cooperate with locking balls 82 which are displaceable in the radial direction in the neck 64 of the piston 60 and biased towards the outside.
- Lugs 84 protrude from the actuating member 76 in the radial direction toward the outside, only one of which is shown in FIGS. 1 to 4.
- Attached to each lug 84 is an axially extending shaft 86 with a stepped diameter, which with its smaller-diameter stem part 86 'adjoining the lug 84 has the valve body 72 and with its larger-diameter stem part 86''the piston 60 reaches through.
- the gradation in the shaft 86 forms a drag connection between the valve body 72 and the actuating member 76. If the actuating member 76 is in its first latching position 76 '(FIGS. 1 and 3), the valve body 72 closes the inlet openings 70.
- the second continuous current contact piece 50 is fastened to an annular holding flange 90 which surrounds the actuating rod 68 at a distance and is supported on a switch housing (not shown) via support insulators 92.
- This switch housing encloses an ambient space 94 in which all the components described so far are arranged and in which an extinguishing gas under excess pressure, e.g. SF6 is present.
- a first stop surface 96 is formed on the holding flange 90 on its side facing the piston 60 and cooperates with the lower end of the shaft 86 acting as the first counter stop.
- a second stop surface 98 is provided on the side of the intermediate base 48 which also faces the piston 60 and which cooperates with the lugs 84 which act as a second counter-stop.
- a spring ring 100 fastened to the neck 64 and the piston 60 ensure that the actuating member 76 which is movable with the piston 60 only between its first and second locking position 76 ', 76''can be moved back and forth.
- a crown-like sliding contact piece 102 is attached approximately at the level of the pump piston 42, the self-resilient contact fingers 102 'of which rest against the cylinder jacket 20' under the additional effect of a spring 104 encompassing them.
- a slide ring 106 is provided for guiding the pump cylinder 20 in the upper end region of the second continuous current contact piece 50 encompassing it.
- the continuous current contact piece 12 has, at its lower end region facing the pump cylinder 20, covered by a hood 108, resiliently designed and interacting with the pump cylinder 20, continuous current contact fingers 110.
- FIGS. 5 and 6 corresponds to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 and described in detail above.
- Figures 5 and 6 the same reference numerals are used for the same parts as in Figures 1 to 4.
- FIGS. 5 and 6 show the area of the piston 60 in the on or off position of the switch.
- the actuating member 76 On the neck 64 protruding from the piston 60 in the direction toward the top, the actuating member 76 is mounted such that it can be moved in the axial direction.
- the latching device 78 defines the first latching position 76 '(FIG. 5) and the second latching position 76''(FIG. 6) for the actuating member 76.
- the shaft 86 fastened to the nose 84 of the actuating member 76 penetrates the disc-shaped valve body 72 and the piston 60 and holds the valve body 72 between the step between the shaft parts 86 'and 86''and the lugs 84 clamped immovably with respect to the actuator 76. If the actuating member 76 is in its first latching position 76 ', the inlet openings 70 of the piston 60 are closed by the valve body 72 which is in the closed position 72'.
- the valve body 72 cannot act as
- the embodiments of the compressed gas switch according to the invention shown in the figures function as follows: In the switch-on position shown in FIGS. 1, 3 and 5, the actuating member 76 is shifted into its first latching position 76 ', so that the valve body 72 closes in its closed position closing the inlet openings 70 72 'is located.
- the current largely flows from the connection 14 through the continuous current contact piece 12 the continuous current contact fingers 110 to the pump cylinder 20. From this via the sliding contact piece 102 to the second continuous current contact piece 50 and through the connecting flange 52 to the other connection of the compressed gas switch.
- the remaining smaller part of the current flows through the fixed contact piece 10 and from this to the erosion contact piece 30 and across the bottom 18 to the cylinder jacket 20 '. From here, this current part flows along the path described above to the other connection of the gas pressure switch.
- the continuous current contact fingers 110 first separate from the cylinder jacket 20 ', so that all of the current commutates into the fixed contact piece 10 and the erosion contact piece 30.
- an arc is formed which is blown with the compressed gas compressed in the pump chamber 26 by the relative movement between the pump cylinder 20 and pump piston 42 until it is extinguished.
- Part of the compressed gas flows through the blowing nozzle 16 into the surrounding space 94 and the other part through the passage 36 in the movable contact piece 28 into the blow-out space 40.
- the negative pressure in the pump space 26 is compensated for by sucking in compressed gas through the inlet 22 and by means of the suction passages 54 released by the check valve body 56 under these pressure conditions.
- the lugs 84 now run onto the second stop surface 98, which has the consequence that the actuating member 76 is pushed back from its second latching position 76 ′′ into the first latching position 76 ′.
- the valve body 72 is transferred from the open position 72 ′′, which it assumed during switching on, to the closed position 72 ′. Before switching off, the valve body 72 is therefore always in the closed position 72 '.
- the pressurized gas switch according to the invention supports the drive 67 when switching off medium and large currents and requires no more work from it when switching off small flows and when switching on than with a pressurized gas switch without a blowout space 40, without impairing the extinguishing behavior.
- the compressed gas switch according to the invention thus manages with a drive 67 of low energy.
- valve body 72 it is also conceivable to arrange the valve body 72 firmly on the actuating member 76, as shown in FIGS. 5 and 6, and to dispense with through holes 112. In this case, a vacuum occurs when the current is switched off or when small currents are switched in the blow-out space 40 built up, which can quickly extinguish the arc, but requires additional work from the drive.
- the latching device 78 can of course be designed in different ways. It is conceivable to hold the actuating member 76 in the respective latched position by magnetic means. It is also conceivable to move the actuating member from one to the other latching position only in the switched-on or switched-off position of the pressure gas switch.
- the locking device for the actuating member can be provided on the blow-out tube of the movable contact piece.
Landscapes
- Circuit Breakers (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckgasschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein Druckgasschalter dieser Art ist aus der EP-A-0 380 907 bekannt. Beim Ausschalten grosser Ströme unterstützt das in einen Ausblasraum einströmende Löschgas den Antrieb. Um beim Einschalten einen vom Antrieb Mehrarbeit verlangenden Ueberdruck zu vermeiden, sind schieberartige Ventilmittel vorgesehen, die beim Einschalten infolge des dabei erzeugten, relativ grossen Ueberdruckes im Ausblasraum bezüglich dem Druck im Pumpraum in radialer Richtung verlaufende Öffnungen im den Ausblasraum begrenzenden Zylinder freigeben, um einen Druckausgleich zwischen dem Ausblasraum und dem Umgebungsraum zu gewährleisten. Um die Ventilmittel zu steuern, ist im den Pumpraum vom Ausblasraum trennenden Pumpkolben ein Steuerkolben vorgesehen. Damit der Antrieb beim Ausschalten kleiner Ströme nicht mehr Arbeit leisten muss als bei einem Schalter ohne Ausblasraum, ist ein diesen begrenzender und mit dem beweglichen Kontaktstück mitbewegter Kolben mit einem grossflächigen Rückschlagventil versehen, das beim Entstehen eines Unterdrucks im Ausblasraum bezüglich des Umgebungsraumes offen bleibt. Nachteilig bei diesem bekannten Schalter ist, dass zum Oeffnen der schieberartigen Ventilmittel ein bestimmter Druckunterschied zwischen dem Pumpraum und Ausblasraum aufgebaut werden muss, was Antriebsenergie benötigt, und dass zu Beginn eines Ausschalthubs die schieberartigen Ventilmittel zuerst wieder in ihre Geschlossenstellung verbracht werden müssen, wobei der Pumpraum durch das dabei stattfindende Verschieben des Steuerkolbens vergrössert wird. Dies hat zur Folge, dass der im Pumpraum aufgebaute Druck erniedrigt wird, was das Ausschaltvermögen des Schalters beeinträchtigt. Im weitern bedingen derartige schieberartige Ventilmittel einen komplizierten Aufbau des Druckgasschalters.
- Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemässen Schalter derart weiterzubilden, dass er bei einfachem Aufbau verbesserte Schalteigenschaften aufweist und der Antrieb beim Einschalten des Schalters nicht mehr Arbeit leisten muss als bei einem Schalter ohne Ausblasraum.
- Diese Aufgabe wird durch einen gattungsgemässen Druckgasschalter, der die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Die Ventilmittel werden in Abhängigkeit vom Hub des beweglichen Kontaktstücks gesteuert, was einen Einfluss auf den Pumpraum und den Aufbau von Druck zum Betätigen der Ventilmittel verhindert.
- Besonders bevorzugte und im Aufbau äusserst einfache Ausbildungsformen des erfindungsgemässen Druckgasschalters sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.
- Die ebenfalls besonders bevorzugten Ausbildungsformen gemäss den Ansprüchen 4 und 6 gewährleisten, dass der Antrieb beim Ausschalten kleiner Ströme nicht mehr Arbeit zu leisten hat als bei Druckgasschaltern ohne Ausblasraum, in dem Unterdruck im Ausblasraum bezüglich dem Umgebungsraum verhindert wird. Besonders bevorzugt ist dabei wegen ihrer Einfachheit die Ausbildungsform gemäss Anspruch 4.
- Weitere bevorzugte Ausbildungsformen des erfindungsgemässen Druckgasschalters sind in den verbleibenden abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausbildungsformen näher beschrieben. Es zeigen rein schematisch:
- Fig. 1 und 2
- in einem Längsschnitt teilweise eine erste Ausbildungsform eines erfindungsgemässen Druckgasschalters in Einschalt- bzw. Ausschaltstellung;
- Fig. 3 und 4
- in vergrösserter Darstellung die in den Figuren 1 und 2 mit den Pfeilen III bzw. IV bezeichneten Bereiche des Druckgasschalters und
- Fig. 5 und 6
- in gleicher Darstellung wie Figuren 3 und 4 einen Teil einer zweiten Ausbildungsform des erfindungsgemässen Druckgasschalters.
- Ein festes Kontaktstück 10, das parallel zu einem dieses koaxial umgebenden, ebenfalls festen Dauerstromkontaktstück 12 geschaltet ist, ist auf allgemein bekannte Art und Weise mit dem einen nur in Figur 1 schematisch angedeuteten Anschluss 14 des Druckgasschalters verbunden. Dieses feste Kontaktstück 10 verschliesst in Einschaltstellung (Figur 1) eine Blasdüse 16 aus Isolierstoff, die fest auf dem Boden 18 eines nach unten offenen metallischen Pumpzylinders 20 montiert ist und deren Einlass 22 über im Boden 18 vorhandene Strömungsdurchlässe 24 mit einem vom Pumpzylinder 20 umschlossenen Pumpraum 26 kommuniziert. Der Pumpzylinder 20 weist einen metallenen Zylindermantel 20' auf, an welchem im oberen Endbereich der Boden 18 befestigt ist. Der Boden 18 und somit der Pumpzylinder 20 sind fest an einem beweglichen Kontaktstück 28 verankert. Das bewegliche Kontaktstück 28 weist oberhalb des Bodens 18 ein tulpenartiges mit dem festen Kontaktstück 10 zusammenwirkendes und dieses in Einschaltstellung umfassendes Abbrandkontaktstück 30 auf, das in radialer Richtung gesehen auf der Innenseite den Einlass 22 der Blasdüse 16 begrenzt. Weiter weist das bewegliche Kontaktstück 28 ein vom Boden 18 weg in Richtung gegen unten sich erstreckendes Ausblasrohr 32 auf, das an seinem unteren Ende durch einen in Richtung gegen das Innere des Ausblasrohres 32 zugespitzten Zapfen 34 verschlossen ist. Das Abbrandkontaktstück 30 und das Ausblasrohr 32 umschliessen somit einen vom oberen freien Ende des beweglichen Kontaktstückes 28 ausgehenden, in axialer Richtung verlaufenden und den Boden 18 durchdringenden Durchlass 36, dessen Länge durch den Zapfen 34 beschränkt ist und der durch radiale Oeffnungen 38 im Ausblasrohr 32 in einen Ausblasraum 40 mündet.
- Auf der vom Boden 18 abgewandten Seite ist der Pumpraum 26 durch einen ortsfesten, ringartigen, das Ausblasrohr 32 oberhalb der Oeffnungen 38 dicht umgreifenden Pumpkolben 42 begrenzt. Der Pumpkolben 42 weist eine Umfangsnut auf, in welcher ein Kolbenring 44 aus Kunststoff angeordnet ist, an welchem der Zylindermantel 20' gleitend gelagert ist. Der Pumpkolben 42 liegt auf einem das Ausblasrohr 32 mit Abstand umgreifenden Stützrohr 46 auf, das unternends von einem Zwischenboden 48, eines im wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten zweiten Dauerstromkontaktstückes 50 abgestützt ist. Vom zweiten Dauerstromkontaktstück 50 steht gegen aussen ein Anschlussflansch 52 ab, um die elektrische Verbindung zum in den Figuren nicht gezeigten andern Anschluss des Druckgasschalters sicherzustellen.
- Der Pumpraum 26 und Ausblasraum 40 sind über Einsaugdurchlässe 54 im Pumpkolben 42 miteinander verbunden, welche durch einen ringförmigen, mit dem Pumpkolben 42 zusammenwirkenden Rückschlagventilkörper 56 freigebbar verschlossen sind. Der Rückschlagventilkörper 56 bildet mit dem Pumpkolben 42 zusammen ein Flatter- bzw. Rückschlagventil, welches bei Ueberdruck im Ausblasraum 40 bezüglich dem Druck im Pumpraum 26 öffnet.
- Der Bereich des zweiten Dauerstromkontaktstücks 50 unterhalb des Zwischenbodens 48 bildet einen Zylinder 58, in welchem ein Kolben 60 gleitend verschiebbar lagert. Der Kolben 60 weist eine Umfangsnut auf, in welchen ein Kolbenring 44' eingreift, um zwischen dem Zylinder 58 und dem Kolben 60 abzudichten. Im den Boden des Zylinders 58 bildenden Zwischenboden 48 ist eine in axialer Richtung verlaufende Verbindungsöffnung 62 vorgesehen, deren lichte Weite mit der lichten Weite des Stützrohres 46 fluchtet und somit den vom Stützrohr 46 und obernends vom Pumpkolben 42 begrenzten Teilraum 46' mit dem vom Zylinder 58 und Kolben 60 begrenzten Teilraum 58' verbindet. Der Ausblasraum 40 setzt sich somit aus diesen beiden Teilräumen 46' und 58' zusammen.
- Am Kolben 60 ist ein gegen oben abstehender Hals 64 einstückig angeformt, in welchen das Ausblasrohr 32 mit seinem unteren Endbereich eingeschraubt ist. Auf der vom Hals 64 abgewandten Seite steht vom Kolben 60 eine Verbindungsnase 66 ab, an welcher eine mit einem nur in Figur 1 schematisch angedeuteten Antrieb 67 verbundene Betätigungsstange 68 aus Isolierstoff angelenkt ist.
- Im Kolben 60 sind grossflächige Einlassöffnungen 70 vorgesehen (vergleiche auch Figuren 3 und 4), welche mittels eines scheibenringförmigen, den Hals 64 mit Spiel umgreifenden und mit dem Kolben 60 zusammenwirkenden Ventilkörpers 72 verschliessbar sind. Steuermittel 74 lassen den Ventilkörper 72 in seiner Schliessstellung 72' am Kolben 60, auf dessen dem Ausblasraum 40 zugewandten Seite anliegen, um die Einlassöffnungen 70 zu verschliessen (Figuren 1 und 3) oder halten den Ventilkörper 72 in Offenstellung 72'', wie dies die Figuren 2 und 4 zeigen. Ein ringförmiges Betätigungsorgan 76 der Steuermittel 74 umgreift den Hals 64 des Kolbens 60 und ist an jenem in axialer Richtung verschiebbar geführt. Eine Rasteinrichtung 78 definiert eine untere erste Raststellung 76' (Figuren 1 und 3) und eine obere zweite Raststellung 76'' (Figuren 2 und 4) für das Betätigungsorgan 76. Zu diesem Zweck weist das Betätigungsorgan 76 in axialer Richtung um den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Raststellung 76', 76'' voneinander beabstandete, umlaufende Rastnuten 80, 80' auf, die mit im Hals 64 des Kolbens 60 in radialer Richtung verschiebbaren und in Richtung gegen aussen vorgespannten Rastkugeln 82 zusammenwirken.
- Vom Betätigungsorgan 76 stehen in radialer Richtung gegen aussen Nasen 84 ab, von welchen in den Figuren 1 bis 4 je nur eine gezeigt ist. An jeder Nase 84 ist ein in axialer Richtung verlaufender, in seinem Durchmesser abgestufter Schaft 86 befestigt, der mit seinem an die Nase 84 angrenzenden, im Durchmesser kleineren Schaftteil 86' den Ventilkörper 72 und mit seinem im Durchmesser grösseren Schaftteil 86'' den Kolben 60 durchgreift. Die Abstufung im Schaft 86 bildet eine Schleppverbindung zwischen dem Ventilkörper 72 und dem Betätigungsorgan 76. Befindet sich das Betätigungsorgan 76 in seiner ersten Raststellung 76' (Figuren 1 und 3), verschliesst der Ventilkörper 72 die Einlassöffnungen 70. Der Abstand zwischen der Unterkante der Nase 84 und dem sich in Schliessstellung 72' befindenden Ventilkörper 72 lässt diesen als Flatter- oder Ueberdruckventil wirken. Befindet sich das Betätigungsorgan 76 hingegen in seiner zweiten Raststellung 76'' (Figuren 2 und 4), sorgt die Schleppverbindung durch die Stufe im Schaft 86 zwischen dem ersten und zweiten Schaftteil 86', 86'' dafür, dass der Ventilkörper 72 immer in Offenstellung 72'' gehalten ist.
- Mit seinem untern Ende ist das zweite Dauerstromkontaktstück 50 an einem ringförmigen Halteflansch 90 befestigt, der die Betätigungsstange 68 mit Abstand umgreift und über Stützisolatoren 92 an einem nicht gezeigten Schaltergehäuse abgestützt ist. Dieses Schaltergehäuse umschliesst einen Umgebungsraum 94, in dem alle bisher beschriebenen Bestandteile angeordnet sind und in dem ein unter Ueberdruck stehendes Löschgas, z.B. SF6 vorhanden ist.
- Am Halteflansch 90 ist auf seiner dem Kolben 60 zugewandten Seite eine erste Anschlagfläche 96 ausgebildet, die mit dem unteren Ende des als erster Gegenanschlag wirkenden Schaftes 86 zusammenwirkt. In ähnlicher Art und Weise ist an der ebenfalls dem Kolben 60 zugewandten Seite des Zwischenbodens 48 eine zweite Anschlagfläche 98 vorgesehen, die mit den als zweiter Gegenanschlag wirkenden Nasen 84 zusammenwirkt. Ein am Hals 64 befestigter Federring 100 und der Kolben 60 stellen sicher, dass das mit dem Kolben 60 mitbewegliche Betätigungsorgan 76 nur zwischen seiner ersten und zweiten Raststellung 76', 76'' hin und her verschoben werden kann.
- Am obern Ende des zweiten Dauerstromkontaktstücks 50 ist etwa auf der Höhe des Pumpkolbens 42 ein kronenähnliches Gleitkontaktstück 102 befestigt, dessen selbstfedernde Kontaktfinger 102', unter der zusätzlichen Wirkung einer diese umgreifenden Feder 104, am Zylindermantel 20' anliegen. Zur Führung des Pumpzylinders 20 ist im oberen Endbereich des jenen umgreifenden zweiten Dauerstromkontaktstückes 50 ein Gleitring 106 vorgesehen.
- Das Dauerstromkontaktstück 12 weist an seinem unteren, dem Pumpzylinder 20 zugewandten Endbereich von einer Haube 108 überdeckte, federnd ausgebildete und mit dem Pumpzylinder 20 zusammenwirkende Dauerstromkontaktfinger 110 auf.
- Mit Ausnahme der zwei im folgenden näher beschriebenen Unterschiede entspricht die in den Figuren 5 und 6 nur teilweise gezeigte Ausbildungsform des Druckgasschalters der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten und weiter oben ausführlich beschriebenen Ausbildungsform. In den Figuren 5 und 6 werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 4 verwendet.
- Die Figuren 5 und 6 zeigen den Bereich des Kolbens 60 in Einschalt- bzw. Ausschaltstellung des Schalters. Am vom Kolben 60 in Richtung gegen oben abstehenden Hals 64 ist das Betätigungsorgan 76 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Die Rasteinrichtung 78 definiert die erste Raststellung 76' (Figur 5) und zweite Raststellung 76'' (Figur 6) für das Betätigungsorgan 76. Der an der Nase 84 des Betätigungsorgans 76 befestigte Schaft 86 durchdringt den tellerscheibenförmigen Ventilkörper 72 sowie den Kolben 60 und hält den Ventilkörper 72 zwischen der Stufe zwischen den Schaftteilen 86' und 86'' und den Nasen 84 eingeklemmt bezüglich des Betätigungsorgans 76 unverschiebbar fest. Befindet sich das Betätigungsorgan 76 in seiner ersten Raststellung 76', sind die Einlassöffnungen 70 des Kolbens 60 durch den sich in Schliessstellung 72' befindenden Ventilkörper 72 verschlossen. Der Ventilkörper 72 kann nicht als Flatterventil wirken.
- Im Zwischenboden 48 des zweiten Dauerstromkontaktstücks 50 sind den Umgebungsraum 94 mit dem Ausblasraum 40 verbindende Durchgangslöcher 112 vorgesehen, die durch ein Rückschlagventil 114 bei Ueberdruck im Ausblasraum 40 bezüglich dem Druck im Umgebungsraum 94 die Durchgangslöcher 112 verschliessen. Diese Rückschlagventile 114 übernehmen somit die Funktion des bei der Ausbildungsform gemäss den Figuren 1 bis 4 als Flatterventil wirkenden Ventilkörpers 72. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der vom Zwischenboden 48 und Pumpkolben 42 sowie dem zweiten Dauerstromkontaktstück 50 und Stützrohr 46 begrenzte Ringraum, in welchem die Durchgangslöcher 112 münden, durch radiale Oeffnungen 116 im zweiten Dauerstromkontaktstück 50 mit dem Umgebungsraum 94 kommuniziert.
- Die in den Figuren gezeigten Ausbildungsformen des erfindungsgemässen Druckgasschalters funktionieren wie folgt: In der in den Figuren 1, 3 und 5 gezeigten Einschaltstellung ist das Betätigungsorgan 76 in seine erste Raststellung 76' verschoben, so dass sich der Ventilkörper 72 in seiner die Einlassöffnungen 70 verschliessenden Schliessstellung 72' befindet. Der Strom fliesst zum grössten Teil vom Anschluss 14 durch das Dauerstromkontaktstück 12 über die Dauerstromkontaktfinger 110 zum Pumpzylinder 20. Von diesem über den Gleitkontaktstück 102 auf das zweite Dauerstromkontaktstück 50 und durch den Anschlussflansch 52 zum andern Anschluss des Druckgasschalters. Der verbleibende kleinere Teil des Stromes fliesst durch das feste Kontaktstück 10 und von diesem zum Abbrandkontaktstück 30 und über den Boden 18 zum Zylindermantel 20'. Von hier aus fliesst dieser Stromteil entlang dem oben beschriebenen Weg zum andern Anschluss des Druckgasschalters.
- Wird das bewegliche Kontaktstück 28 durch den Antrieb 67 von seiner Einschaltstellung (Figuren 1, 3 und 5) um seinen Schalthub in die Ausschaltstellung (Figuren 2, 4 und 6) verbracht, so trennen sich zuerst die Dauerstromkontaktfinger 110 vom Zylindermantel 20', so dass der gesamte Strom in das feste Kontaktstück 10 und das Abbrandkontaktstück 30 hineinkommutiert. Beim nachfolgenden Trennen des Abbrandkontaktstückes 30 vom festen Kontaktstück 10 wird ein Lichtbogen gebildet, der mit dem im Pumpraum 26 durch die Relativbewegung zwischen dem Pumpzylinder 20 und Pumpkolben 42 komprimierten Druckgas bis zu seiner Löschung beblasen wird. Ein Teil des Druckgases strömt dabei durch die Blasdüse 16 in den Umgebungsraum 94 und der andere Teil durch den Durchlass 36 im beweglichen Kontaktstück 28 hindurch in den Ausblasraum 40.
- Beim stromlosen Ausschalten und beim Ausschalten kleiner Ströme wird das Druckgas durch den Lichtbogen nicht oder sehr wenig aufgeheizt, so dass sich im Ausblasraum 40 bezüglich den Umgebungsraum 94 ein Unterdruck aufbauen möchte, da erstens nicht sämtliches aus dem Pumpraum 26 verdrängte Druckgas in den Ausblasraum 40 strömt und zweitens der Ausblasraum 40 stärker vergrössert als der Pumpraum 26 verkleinert wird, weil die aktive Fläche des Kolbens 60 grösser ist als jene des Pumpkolbens 42. Der Aufbau des Unterdrucks im Ausblasraum 40 wird aber dadurch verhindert, dass bei der Ausführungsform gemäss den Figuren 1 bis 4 der Ventilkörper 72 als Flatterventil wirkt und den Umgebungsraum 94 mit dem Ausblasraum 40 verbindet, und bei der Ausbildungsform gemäss den Figuren 5 und 6 das Rückschlagventil 114 öffnet, um ebenfalls den Umgebungsraum 94 mit dem Ausblasraum 40 strömungsmässig zu verbinden. Da in diesem Fall im Ausblasraum 40 kein Unterdruck aufgebaut werden kann, muss der Antrieb 67 nicht mehr Arbeit leisten, als dies bei einem Schalter ohne Ausblasraum 40 der Fall wäre.
- Beim Ausschalten mittlerer und grosser Ströme wird das aus dem Pumpraum 26 herausgepresste Druckgas stark erhitzt, was zur Folge hat, dass im Ausblasraum 40 bezüglich dem Umgebungsraum 94 ein Ueberdruck aufgebaut wird. Der Ventilkörper 72 bleibt somit in seiner Schliessstellung 72', und bei der Ausbildungsform gemäss den Figuren 5 und 6 ist das Rückschlagventil 114 verschlossen. Durch den Ueberdruck im Ausblasraum 40 wird somit beim Schalten mittlerer und grosser Ströme der Antrieb 67 unterstützt.
- Gegen Ende des Ausschalthubes läuft nun jeweils der Schaft 86 auf die erste Anschlagfläche 96 auf, was zur Folge hat, dass das mit dem Kolben 60 bis zu diesem Zeitpunkt mitbewegte Betätigungsorgan 76 von seiner ersten Raststellung 76' in die zweite Raststellung 76'' verschoben wird (Figuren 2, 4 und 6). Dadurch wird der Ventilkörper 72 in seine Offenstellung 72'' überführt und dort behalten.
- Beim Einschalten, bei welchem das bewegliche Kontaktstück 28 zusammen mit der Blasdüse 16, dem Pumpzylinder 20, dem Kolben 60 und dem mitbeweglichen Betätigungsorgan 76 in Richtung gegen oben bewegt werden, wird der Pumpraum 26 vergrössert und der Ausblasraum 40 verkleinert. Der nun durch das in der zweiten Raststellung 76'' verrastete Betätigungsorgan 76 zwangsweise in Offenstellung 72'' gehaltene Ventilkörper 72 hält die Einlassöffnungen 70 frei, so dass sich im Ausblasraum 40 kein Ueberdruck aufbauen kann. Infolgedessen hat beim Einschalten der Antrieb 67 keine Mehrarbeit zu leisten im Vergleich zu einem Schalter ohne Ausblasraum 40. Der Unterdruck im Pumpraum 26 wird durch Einsaugen von Druckgas durch den Einlass 22 sowie durch die unter diesen Druckbedingungen vom Rückschlagventilkörper 56 freigegebenen Einsaugdurchlässe 54 ausgeglichen. Gegen Ende des Einschaltvorganges laufen nun die Nasen 84 auf die zweite Anschlagfläche 98 auf, was zur Folge hat, dass das Betätigungsorgan 76 von seiner zweiten Raststellung 76'' in die erste Raststellung 76' zurückverschoben wird. Dadurch wird der Ventilkörper 72 von der Offenstellung 72'', die er während dem Einschalten eingenommen hat, in die Schliessstellung 72' überführt. Vor Beginn des Ausschaltens befindet sich somit der Ventilkörper 72 immer in Schliessstellung 72'.
- Der erfindungsgemässe Druckgasschalter unterstützt den Antrieb 67 beim Ausschalten mittlerer und grosser Ströme und verlangt von diesem beim Ausschalten kleiner Ströme sowie beim Einschalten nicht mehr Arbeit als bei einem Druckgasschalter ohne Ausblasraum 40, ohne dass dabei das Löschverhalten beeinträchtigt wird. Der erfindungsgemässe Druckgasschalter kommt somit mit einem Antrieb 67 geringer Energie aus.
- Es ist auch denkbar, den Ventilkörper 72 fest am Betätigungsorgan 76 anzuordnen, wie dies in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist, und auf Durchgangslöcher 112 zu verzichten.In diesem Fall wird beim stromlosen Ausschalten bzw. beim Schalten kleiner Ströme im Ausblasraum 40 ein Unterdruck aufgebaut, was zu einer schnellen Löschung des Lichtbogens führen kann, allerdings vom Antrieb Mehrarbeit erfordert.
- Die Rasteinrichtung 78 kann selbstverständlich auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. So ist es denkbar, das Betätigungsorgan 76 durch magnetische Mittel in der jeweiligen Raststellung zu halten. Es ist auch denkbar, das Betätigungsorgan jeweils erst in Einschalt- bzw. Ausschaltstellung des Druckgasschalters von der einen in die andere Raststellung zu verbringen. Selbstverständlich kann die Rasteinrichtung für das Betätigungsorgan am Ausblasrohr des beweglichen Kontaktstückes vorgesehen sein.
Claims (9)
- Druckgasschalter mit einem festen und einem beweglichen, in einem ein Löschgas aufweisenden Umgebungsraum (94) angeordneten Kontaktstück (10, 28), wobei das bewegliche Kontaktstück (28) mit einem von seinem freien Ende ausgehenden axialen Durchlass (36) versehen und von einer in Einschaltstellung durch das feste Kontaktstück (10) durchdrungenen Blasdüse (16) umgeben ist, deren Einlass (22) mit einem bei einem Ausschalthub unter Druck setzbaren, durch einen Pumpzylinder (20) und einen Pumpkolben (42) begrenzten Pumpraum (26) kommuniziert, wobei der axiale Durchlass (36) am von dem freien Ende des beweglichen Kontaktstückes (28) abgekehrten Ende in einen Ausblasraum (40) mündet, der durch einen Zylinder (58) und einen mit dem beweglichen Kontaktstück (28) mitbeweglichen Kolben (60) begrenzt und mit dem Umgebungsraum (94) über gesteuerte Ventilmittel (72) beim Einschalten in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel (74) vorgesehen sind um die Ventilmittel (72) gegen Ende des Ausschalthubes zu öffnen und offen zu halten bis beim Einschalten die Einschaltstellung im wesentlichen erreicht ist.
- Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel ein in Bewegungsrichtung des Kolbens (60) bewegliches, auf den Ventilkörper (72) des Ventilmittels zur Einwirkung bringbares Betätigungsorgan (76) und eine Rasteinrichtung (78) mit zwei Raststellungen (76', 76'') für das Betätigungsorgan (76) aufweisen, wobei das Betätigungsorgan (76) gegen oder am Ende des Ausschalthubes durch Auftreffen auf einen ersten Anschlag (96) von einer, der Schliessstellung (72') des Ventilkörpers (72) entsprechenden ersten Raststellung (76') in eine, der Offenstellung (72'') des Ventilkörpers (72) entsprechende zweite Raststellung (76'') und beim Einschalten kurz vor oder beim Erreichen der Einschaltstellung durch Auftreffen auf einen zweiten Anschlag (98) von der zweiten (76'') in die erste Raststellung (76') überführbar ist.
- Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Anschlag (99, 98) orsfest sind.
- Druckgasschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (72) mit dem Betätigungsorgan (76) über eine Schleppverbindung (86, 86', 86'') derart gekuppelt ist, dass in der ersten Raststellung (76') der Ventilkörper (72) ein Flatterventil mit freiem Durchlass in Richtung vom Umgebungssraum (94) in den Ausblasraum (40) bildet.
- Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der, vorzugsweise ringscheibenartig ausgebildete Ventilkörper (72) der Ventilmittel mit dem Kolben (60) zusammenwirkt, um in diesem vorgesehene Einlassöffnungen (70) freigebbar zu verschliessen.
- Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasraum (40) mit dem Umgebungsraum (94) über ein Rückschlagventil (114) mit freiem Durchlass in Richtung vom Umgebungssraum (94) in den Ausblasraum (40) verbunden ist.
- Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (76) im Innern des Ausblasraumes (40) angeordnet und ringförmig, das bewegliche Kontaktstück (28) oder einen am Kolben (60) angeformten Hals (64) umfassend ausgebildet ist, und die Rasteinrichtung (78) im beweglichen Kontaktstück (28) bzw. im Hals (64) des Kolbens (60) ein federbelastetes Rastglied (82), vorzugsweise eine Kugel aufweist, das mit zwei Rastnuten (80, 80') am Betätigungsorgan (76) zusammenwirkt.
- Druckgasschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (76) ein den Kolben (60) durchdringendes, mit dem ausserhalb des Ausblasraumes (40) vorgesehenen ersten Anschlag (96) zusammenwirkendes Gegenanschlagselement (86) aufweist, und der zweite Anschlag (98) im Ausblasraum (40) vorgesehen ist.
- Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung magnetische Mittel aufweist um das Betätigungsorgan in der ersten und/oder zweiten Raststellung zu halten.
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