Druckgasschalter

Abstract

 Ein festes und ein bewegliches Kontaktstück (15 bzw. 20) sind miteinander in einer Schaltkammer (13) in und ausser Eingriff bringbar. Die Schaltkammer (13) steht einerseits über eine in Einschaltstellung durch das bewegliche Kontaktstück (20) verschlossene Blasdüse (21) mit einem Expansionsraum (14) in Verbindung und andererseits über ein zur Schaltkammer (13) hin öffnendes Rückschlagsventil (36) mit der Druckseite eines im Expansionsraum (14) angeordneten Pumpzylinders (30). Diesem ist ein beweglicher Pumpkolben (37) zugeordnet, der den Pumpzylinder (30) bei einem Ausschalthub mit zeitlicher Verzögerung unter Druck setzt. Zur Verminderung des konstruktiven Aufwandes und zur Erfhöhung der Betriebssicherheit ist der Pumpkolben starr mit dem beweglichen Kontaktstück (20) verbunden, während die Länge des Pumpzylinders (30) geringer als der Schalthub des beweglichen Kontaktstückes (20) ist, so dass der Pumpkolben (37) im Bereich der Einschaltstellung sich ausserhalb des Pumpzylinders (30) befindet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Druckgasschalter mit einem festen und mit einem beweglichen Kontaktstück, die in einer Schaltkammer in und ausser Eingriff miteinander bringbar sind, wobei die Schaltkammer einerseits über eine in Einschaltstellung durch das bewegliche Kontaktstück verschlossene Blasdüse mit einem Expansionsraum in Verbindung steht und andererseits über ein zur Schaltkammer hin öffnendes Rückschlagventil an die Druckseite eines ortsfest im Expansionsraum angeordneten Pumpzylinders angeschlossen ist, welchem ein beweglicher Pumpkolben zugeordnet ist, der bei einem Ausschalthub den Pumpzylinder mit zeitlicher Verzögerung unter Druck setzt.

[0002] Ein solcher Druckgasschalter ist beispielsweise aus der DE-OS 27.50.762 (Fig. 2) bekannt. Bei diesem bekannten Schalter wird die an sich erwünschte zeitliche Verzögerung des eigentlichen Pumphubes des Pumpkolbens dadurch erreicht, dass das bewegliche Kontaktstück bzw. dessen Schaltstange über eine federbelastete Schleppverbindung an den Pumpkolben gekoppelt ist, so dass bei einem Ausschalthub der Pumpkolben erst dann seinen Pumphub beginnt, wenn das bewegliche Kontaktstück bzw. dessen Schaltstange einen durch die Art der Schleppverbindung bestimmten Teil des Ausschalthubes zurückgelegt hat. Die zeitliche Verzögerung des Pumphubes ist deswegen erwünscht, weil Löschgas unter Druck zur Beblasung des entstehenden Schaltlichtbogens nicht gleich zu Beginn des Ausschalthubes erforderlich ist, so dass die zur Ausführung des Pumphubes vom Schalterantrieb aufzubringende Leistung zunächst voll zur Beschleunigung der beweglichen Bestandteile des Schalters aus der Einschaltstellung heraus zur Verfügung steht.

[0003] Beim bekannten Schalter ist demnach der Pumpkolben in bezug auf das bewegliche Kontaktstück bzw. dessen Schaltstange beschränkt beweglich und darüber hinaus hat der Antrieb zu Beginn des Ausschalthubes noch die Kraft der in der Schleppverbindung vorgesehenen Feder zu überwinden. Wenn aber aus irgend einem Grunde (sei es wegen mangelnder Schmierung oder wegen Festsitzens infolge Anlagerung von Abriebpartikeln) die Beweglichkeit des Pumpkolbens in bezug auf das bewegliche_iKontaktstück nicht mehr voll gewährleistet ist, d.h. wenn die Schleppverbindung nicht mehr oder nur noch zögernd funktioniert, dann beginnt der Pumphub beim bekannten Schalter zu Beginn des Ausschalthubes, also zu früh, wozu die Leistung des Schalterantriebes gegebenenfalls nicht ausreicht.

[0004] Es ist daher als ein Zweck der Erfindung anzusehen, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der unter Verzicht einer Schleppverbindung dennoch Gewähr für ein zeitlich verzögertes Einsetzen des Pumphubes bietet. Dieser Zweck wird beim vorgeschlagenen Druckgasschalter dadurch erreicht, dass der Pumpkolben starr mit dem beweglichen Kontaktstück verbunden ist und dass die Länge des Pumpzylinders geringer als der Schalthub des beweglichen Kontaktstückes ist, so dass der Pumpkolben im Bereich der Einschaltstellung sich ausserhalb des Pumpzylinders befindet.

[0005] Merkmale bevorzugter Ausführungsbeispiele sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

[0006] Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei deren einzige Figur einen schematischen Achsialschnitt durch einen Druckgasschalter zeigt.

[0007] Der dargestellte Druckgasschalter 10 besitzt ein mit einem Löschgas, beispielsweise SF₆, gefülltes, nach aussen dicht abgekapseltes Gehäuse 11 aus einem Isolierstoff, dessen Innenraum durch eine Trennwand 12 in eine Schaltkammer 13 und in einen Expansionsraum 14 unterteilt ist. In der Schaltkammer 13 ist ein ortsfester Kontakt 15 angeordnet, der durch die obere Stirnwand 16 des Gehäuses herausgeführt ist,und in dieser Stirnwand verankert ist. Der ortsfeste Kontakt 15 weist einen Kranz federnder Kontaktfinger 17 auf, denen - gehalten von einer den Kranz umgebenden, leitenden Hülse 18-ein Abbrandring 19 vorgelagert ist. Ein bewegliches, stiftförmiges Kontaktstück 20 erstreckt sich - in der ausgezogen dargestellten Einschaltstellung - durch einen nabenartig in der Trennwand 12 ausgebildeten und als Blasdüse 21 wirkenden Durchlass und greift mit seinem freien Ende 22 in den Kranz der Kontaktfinger 17. Das bewegliche Kontaktstück 20 erstreckt sich koaxial durch den Expansionsraum 14 und ist an seinem unteren Ende über eine isolierende Schaltstange 23 an einen nur schematisch dargestellten Antrieb 24 gekoppelt, mit dem das bewegliche Kontaktstück 20 axial verschiebbar ist. Im Bereich seines unteren Endes ist das bewegliche Kontaktstück 20 durch einen Satz Gleitkontakte 25 geführt, die ihrerseits an einem Ring 26 befestigt sind, welcher das innere Ende eines Anschlussleiters 27 bildet. Dieser ist bei 28 dicht im Gehäuse 11 befestigt und seitlich aus diesem herausgeführt.

[0008] Im Expansionsraum 17 ist - beispielsweise durch radiale Streben 29 bezüglich des Gehäuses 11 ortsfest gehaltert - ein Pumpzylinder 30 angeordnet. Im Boden 31 des Pumpzylinders 30 ist ein nur schematisch angegebenes Ansaugventil 32 sowie ein federbelastetes, nach aussen hin öff- nendes Ueberdruckventil 33 eingebaut. Ferner ist im Boden 31 eine mit Dichtungen versehene Durchlassbohrung 34 für das bewegliche Kontaktstück 20 vorgesehen. Von dem an den Boden 31 angrenzenden Teil der Seitenwand des Pumpzylinders 30 geht eine Druckleitung 35 aus, die durch die Trennwand 12 hindurch in die Schaltkammer 13 führt, und die an ihrem Ende mit einem zur Schaltkammer 13 hin öffnenden Rückschlagventil 36 versehen ist.

[0009] Am beweglichen Kontaktstück 20 ist ein Pumpkolben 37 fest verankert, der sich in Einschaltstellung ausserhalb des mit einer Ansenkung 38 versehenen Pumpzylinders 30 befindet. Erst in der punktiert angegebenen Momentanlage des beweglichen Kontaktstückes 20 (entspricht etwa der minimalen Löschdistanz) fährt der Pumpkolben 37 in den Pumpzylinder 30 ein und verdrängt dann das dort befindliche Löschgas bis die gestrichelt angegebene Ausschaltstel- lung erreicht ist.

[0010] Das ortsfeste Kontaktstück 15 und die Blasdüse 21 sind von einem Hohlzylinder 39 umgeben. Dessen gegenüber seinen Basislinien etwas zurückversetzten, ringförmigen Stirnwände 30, 41 sind an der Aussenseite der Hülse 18 bzw. der Blasdüse 21 befestigt. Somit unterteilt dieser Hohlzylinder 39 mit seinen Stirnwänden 40, 41 die Schaltkammer 13 in einen eigentlichen, die Schaltstrecke unmittelbar enthaltenden Lichtbogenraum 42 und in einen Druckspeicherraum 43 mit einem grösseren Rauminhalt.

[0011] In der Stirnwand 40 sind federbelastete Ueberdruckventile 44 eingebaut, die zum Druckspeicherraum 43 hin\öffnen, während in der Stirnwand 41 zum Lichtbogenraum 42 hin öffnende Rückschlagventile 45 eingebaut sind.

[0012] Zur Funktionsweise des dargestellten Schalters:
Bei einem Ausschalthub wird das bewegliche Kontaktstück 20 von der in der Zeichnung ausgezogen dargestellten Stellung in die gestrichelt angegebene Stellung bewegt. Die Beblasung des zwischen dem freien Ende 22 und dem Abbrandring 19 gezogenen Lichtbogens erfolgt nun je nach abzuschaltenden Stromstärken durch verschiedene Löschgasmengen.

[0013] Bei kleinen Stromstärken und mithin wenig intensiven Schaltlichtbögen ergeben diese im Lichtbogenraum 42 eine vergleichsweise bescheidene Druckerhöhung, die nicht ausreicht, um die Ueberdruckventile 44 zum Ansprechen zu bringen. Sobald die Blasdüse 21 durch das nach unten sich bewegende Kontaktstück 20 freigegeben wird, wird dieser Schaltlichtbogen zunächst durch das im Lichtbogenraum 42 unter erhöhten Druck gesetzte Löschgas beblasen, wozu dann gegen Ende des Ausschalthubes noch das frische, aus dem Pumpzylinder 30 über die Druckleitung 35 in den Druckspeicherraum 43 verdrängte Löschgas hinzukommt, das die Rückschlagventile 36 und 45 öffnet.

[0014] Bei mittleren Stromstärken ist der Druckanstieg im Lichtbogenraum 42 grösser, so dass ein Teil dieses höher komprimierten Löschgases aus dem Lichtbogenraum 42 durch die Ueberdruckventile 44 nach oben in den Druckspeicherraum 43 entweicht. Dadurch erfährt auch der gesamte Druckspeicherraum eine Druckerhöhung, wobei sich aber in seinem unteren Bereich noch frisches, unverseuchtes Löschgas befindet. Sobald nun das bewegliche Kontaktstück 20 die Blasdüse 21 freigibt, entlädt sich der Druck aus dem Lichtbogenraum 42 sofort durch die Blasdüse 2l,und sozusagen gleichzeitig öffnen die Rückschlagventile 45, wodurch praktisch frisches Löschgas aus dem Druckspeicherraum 43 nachströmt und ebenfalls den Schaltlichtbogen bebläst. Noch bevor das aus dem Pumpzylinder 30 verdrängte Löschgas hinzukommt.

[0015] Bei noch höheren Stromstärken erfolgt die Beblasung des Schaltlichtbogens auf ähnliche Art und Weise, wobei indessen das aus dem Pumpzylinder verdrängte Löschgas etwas später zum Zuge kommt, weil der erhöhte Druck im Druckspeicherraum 43 zunächst noch das Rückschlagventil 36 geschlossen hält. Um in diesem Fallekeinen allzu hohen Druck im Pumpzylinder 30 entstehen zu lassen - was einer Ueberbelastung des Antriebes 24 gleichkommen könnte - ist das Ueberdruckventil 33 vorgesehen, das öffnet, solange der Druck im Druckspeicherraum 43 noch höher ist als der Druck im Pumpzylinder 30 (wodurch das Rückschlagsventil 36 noch geschlossen bleibt), welcher seinerseits ausreichend hoch ist, um die Federkraft des Ueberdruckventiles 33 zu überwinden.

Ansprüche

1. Druckgasschalter mit einem festen und mit einem beweglichen Kontaktstück (15 bzw. 20), die in einer Schaltkammer (13) in und ausser Eingriff miteinander bringbar sind, wobei die Schaltkammer (13) einerseits über eine in Einschaltstellung durch das bewegliche Kontaktstück (20) verschlossene Blasdüse (21) mit einem Expansionsraum (14) in Verbindung steht und andererseits über ein zur Schaltkammer (13) hin öffnendes Rückschlagventil (36) an die Druckseite eines ortsfest im Expansionsraum (14) angeordneten Pumpzylinders (30) angeschlossen ist, welchem ein beweglicher Pumpkolben (37) zugeordnet ist, der bei einem Ausschalthub den Pumpzylinder (30) mit zeitlicher Verzögerung unter Druck setzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkolben (37) starr mit dem beweglichen Kontaktstück (20) verbunden ist und dass die Länge des Pumpzylinders (30) geringer als der Schalthub des beweglichen Kontaktstückes ist, so dass der Pumpkolben (37) im Bereich der Einschaltstellung sich ausserhalb des Pumozylinders (30) befindet.

₂. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Druckraum des Pumpzylinders (30) ausgehendes, zum Expansionsraum (14) hin öffnendes, federbelastetes Ueberdruckventil (33) vorgesehen ist.

3. Druckgasschalter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ueberdruckventil (33) am Pumpzylinder (30) angebaut ist.

4. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des vom Pumpkolben (37) von der Einschaltstellung bis zum Eintritt in den Pumpzylinder (30) im Zuge eines Ausschalthubes zurückgelegte Leerhub etwa der minimalen Löschdistanz entspricht.

5. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkammer (13) mittels einer das feste Kontaktstück (15) und die Blasdüse (21) umgebenden Wand (39, 40, 41) in einen Lichtbogenraum (42) und einen Druckspeicherraum (43) unterteilt ist, wobei die Druckseite des Pumpzylinders (30) mit dem Druckspeicherraum (43) verbunden ist, der seinerseits über wenigstens ein zu diesem hin öffnendes, federbelastetes Ueberdruckventil und über wenigstens ein zum Lichtbogenraum (42) hin öffnendes, federüberbelastetes Rückschlagsventil (45) mit dem Lichtbogenraum (42) verbunden ist.

6. Druckgasschalter nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbelastung des zum Druckspeicherraum (43) hin öffnenden Ueberdruckventiles verschieden ist als die Federbelastung des zum Lichtbogenraum hin öffnenden Rückschlagventiles (45).

7. Druckgasschalter nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federbelastung des zum Lichtbogen- raum hin öffnenden Rückschlagventiles (45) geringer ist als die Federbelastung des zum Druckspeicherraum (43) hin öffnenden Ueberdruckventiles (44).

8. Druckgasschalter nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauminhalt des Lichtbogenraumes (42) geringer ist als jener des Druckspeicherraumes (43).

9. Druckgasschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Pumpzylinders (30) von der Schliessstelle der Blasdüse (21) geringer ist als der Abstand vom Pumpkolben (37) zum freien Ende (22) des beweglichen Kontaktstückes (20).

Zeichnung