[0001] In der Hauptanmeldung wird ein SF₆-Eindruckschalter mit einer mit Isoliergas gefüllten
Schaltkammer, mindestens zwei Schaltstücken, von denen mindestens eines durch eine
Antriebsstange bewegbar ist, einer durch diese Schaltbewegung betätigbaren Kompressionseinrichtung
für das Isoliergas deren Kompressionsraum von zwei gegenüberliegenden, relativ zueinander
bewegbaren Böden begrenzt ist, beschrieben, bei dem zwischen der Isolierstoffdüse
und dem ihr zugewandten Boden eine Druckkammer angeordnet ist, welche in Richtung
der Schaltstrecke eine durch ein Rückschlagventil verschliessbare Ausströmöffnung
aufweist, sowie im Boden eine mittels eines Verschlussorgans verschliessbare Einströmöffnung
angeordnet ist und ein mit der Schaltstrecke verbundener Gasspeicherraum sich bis
zu einer mittels des Verschlussorgans verschliessbaren Öffnung erstreckt, welche in
den der Ausströmöffnung abgewandten Teil der Druckkammer mündet, wobei in einer ersten
Position des Verschlussorgans die Einströmöffnung geöffnet und die Öffnung verschlossen
ist und in einer zweiten Position des Verschlussorgans die Einströmöffnung geschlossen
und die Öffnung geöffnet ist und dabei die Positionsänderung des Verschlussorgans
durch den zurückgelegten Schaltweg oder durch die auftretende Drücke steuerbar ist
(nach Patentanmeldung P 38 10 091).
[0002] Bei einem solchen Schalter können jedoch in bestimmten Schaltsituationen Probleme
auftreten:
Bei der Ausschaltung von Kurzschlussströmen ist die Einströmöffnung durch das Verschlussorgan
verschlossen und es kann in die Druckkammer kein kaltes Löschgas von dem Kompressionsraum
nachströmen. Nach der Beblasung des Lichtbogens eines Kurzschlussstromes verbleibt
also in der Druckkammer ein Rest heissen, ionisierten Löschgases. Erfolgt nun nach
der Unterbrechung eines Kurzschlussstromes eine sofortige Wiedereinschaltung des Schalters
mit einer unmittelbar danach erfolgenden Ausschaltung, so ist im Strömungskanal bzw.
dem Gasspeicherraum die Dichte des Gases wesentlich vermindert, was die Fähigkeit
zur erfolgreichen Beblasung des Lichtbogens entsprechend vermindert. Diese Situation
tritt zwar nur ein, wenn unmittelbar nach der Unterbrechung eines Kurzschlussstromes
erneut ein Strom unterbrochen werden muss, kann aber in diesem Fall dazu führen, dass
der Lichtbogen nach dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes erneut zündet.
Ein Schalter muss jedoch auch in solchen Fällen eine einwandfreie Ausschaltung gewährleisten.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand der Hauptanmeldung
dahingehend zu verbessern, dass eine Beblasung mit kaltem Isoliergas hoher Dichte
in allen erdenklichen Schaltsituationen gewährleistet ist.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen dem Kompressionsraum
und der Druckkammer eine Belüftungsöffnung mit einem Ventil angeordnet ist und dass
das Ventil sowie das Rückschlagventil bei der Einschaltung des Schalters geöffnet
sind.
[0005] Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Kompressionseinrichtung bei jedem
Einschaltvorgang das in der Druckkammer befindliche Gas ansaugt, wodurch durch die
Düsenöffnung kaltes Löschgas aus der die Lichtbogenlöscheinrichtung umgebenden Schaltkammer
angesaugt wird. Das nach der Unterbrechung eines Kurzschlussstromes in der Druckkammer
verbleibende heisse Gas geringer Dichte wird auf diese Weise durch den nachfolgenden
Einschaltvorgang in die Kompressionseinrichtung gesaugt und das nachströmende kalte
Löschgas wird in der Druckkammer zur erneuten Beblasung des Lichtbogens bereitgestellt.
Dass das heisse Löschgas in den Kompressionsraum angesaugt wird, ist unschädlich,
da dadurch eine weitere Abkühlung dieses Löschgases erfolgt und das in die Druckkammer
angesaugte kalte Löschgas als erstes zur Schaltstrecke strömt und dort die Lichtbogenlöschung
bewirkt.
[0006] Weiterbildungen und zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen. Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der die Öffnung des
Ventils wie des Rückschlagventils unter Ausnützung von Masseträgheit, Reibungskraft
und Drücken unmittelbar durch die Einschaltbewegung bewirkt wird.
[0007] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die den Gasspeicherraum
mit der Druckkammer verbindende Öffnung bei der Einschaltung verschlossen ist damit
sich die Strömung des angesaugten Frischgases nicht auf Druckkammer und Gasspeicherraum
verteilt, sondern nur und dafür intensiver die Druckkammer durchströmt wird, da es
bei einer erneuten Ausschaltung darauf ankommt, dass sich dort kaltes Löschgas hoher
Dichte befindet und eine maximale Abkühlung erzielt ist.
[0008] Die erfindungsgemässe Weiterbildung des Gegenstands des Hauptpatents kann desweiteren
vorteilhafterweise mit den Weiterbildungen des Hauptpatents kombiniert werden, wobei
insbesondere auf die Verhinderung der Rückwirkung der Lichtbogenenergie auf den Antrieb
verwiesen ist.
[0009] Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert, wobei auf weitere Vorteile verwiesen wird.
[0010] Es zeigen
Fig. 1 Teile eines ersten Ausführungsbeispiels, wobei sich die Darstellung auf einen
Schnitt bis zur Mittellinie (Rotationsachse) beschränkt,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei eine Ausschaltung dargestellt ist,
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bei der Einschaltung,
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel bei der Einschaltung,
Fig. 5 das dritte Ausführungsbeispiel bei der Ausschaltung eines stromstarken Lichtbogens
und
Fig. 6 das dritte Ausführungsbeispiel bei der Ausschaltung eines stromschwachen Lichtbogens.
[0011] Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiels, wobei der SF₆-Eindruckschalter in einer
Teilansicht dargestellt ist, bei der die wesentlichen Teile mittels eines bis zur
Rotationsachse reichenden Schnitts dargestellt sind.
[0012] Dieses Ausführungsbeispiel enthält einmal die bei einem SF₆-Eindruckschalter üblichen
Teile:
2 Schaltstücke 20 und 21, welche bei der Öffnung des Schalters eine Schaltstrecke
4 bilden. Von diesen Schaltstücken ist ein Schaltstück 20 fest und das andere Schaltstück
21 mittels einer Antriebsstange 19 durch den Antrieb von der Einschalt- in eine Ausschaltstellung
(sowie umgekehrt) bringbar. Der in der Schaltstrecke 4 bei der Ausschaltung entstehende
Lichtbogen 23 wird mittels einer Kompressionseinrichtung beblasen. Dabei wird ein
Isoliergasstrom mittels einer Isolierstoffdüse 12 gezielt auf den in der Schaltstrecke
4 brennenden Lichtbogen 23 gerichtet. Diese Kompressionseinrichtung besteht, wie
bei SF₆-Eindruckschaltern üblich, aus einem Kompressionszylinder 17 und zwei Böden
1 und 2, die sich bei einer Ausschaltung aufeinanderzubewegen und so das Isoliergas
in einem Kompressionsraum 11 komprimieren. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
der Kompressionszylinder 17 als feststehendes Teil mit dem Boden 2 verbunden und
der Boden 1 mit dem Schaltstück 21 führen mittels der Antriebsstange 19 die Schaltbewegung
aus, wobei der Boden 1 in den Kompressionszylinder 17 hingezogen wird.
[0013] Der Erzielung einer besonders wirksamen Beblasung stromstarker Lichtbögen sowie einer
Verhinderung der Rückwirkung der Gasexpansion auf den Antrieb dienen folgende Teile:
Zwischen dem Boden 1 und der Isolierstoffdüse 12 befindet sich eine Druckkammer 3
und davon durch eine Trennwand 25 getrennt ein Gasspeicherraum 9. Die Druckkammer
3 ist in Richtung der Schaltstrecke 4 mit einer Ausströmöffnung 5 versehen, bei der
ein Einströmen von durch den Lichtbogen erhitztes Isoliergas durch ein Rückschlagventil
6 verhindert wird. Das Rückschlagventil 6 schliesst nur gegen die Kraft einer Feder
31, deren Federkontakte so bemessen ist, dass das Rückschlagventil 6 bei einer durch
stromstarke Lichtbögen entstehenden Gasdruckwelle schliesst, jedoch beim Ansaugen
von Gas in den Kompressionsraum 11 infolge einer Einschaltung geöffnet bleibt. Der
Gasspeicherraum 9 verfügt über einen Einlass 26 in Richtung der Schaltstrecke 4 und
über eine Öffnung 10, die in die Druckkammer 3 auf der der Ausströmöffnung 5 gegenüberliegenden
Seite einmündet. Der Boden 1 ist mit einer Einströmöffnung 7 versehen, die den Kompressionsraum
11 mit der Druckkammer 3 verbindet. In dem Bereich der Öffnung 10 und der Einströmöffnung
7 ist ein Verschlussorgan 8 angeordnet. Dieses Verschlussorgan 8 ist in Fig. 1 als
verschiebbarer Ring mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet. Es kann zwei Positionen
einnehmen: Eine erste Position in der der axiale Schenkel des Verschlussorgans 8 dichtend
vor die Öffnung 10 geschoben ist und die Einströmöffnung 7 freigibt. In einer zweiten
Position, in welcher sich das Verschlussorgan 8 in der Darstellung der Fig. 1 befindet,
ist die Öffnung 10 freigegeben und die Einströmöffnung 7 durch den radialen Schenkel
des Verschlussorgans 8 verschlossen. Wenn keine Druckunterschiede auf das Verschlussorgan
8 einwirken, wird es von einer Feder 24 in dieser zweiten, dargestellten Position
gehalten. Der Boden 2 ist als feststehendes Bauteil ausgebildet, wobei die Antriebsstange
19 durch eine Bohrung dieses Bodens hindurchtritt und eine Dichtung für die Gasdichtheit
dieses Durchtritts sorgt. Im Boden 2 ist eine Entlüftungsbohrung 13 angeordnet, welche
mit einem Entlüftungsventil 14 versehen ist, das gegen den Druck einer Feder 14′ öffnet.
[0014] Zwischen der Druckkammer 3 und dem Kompressionsraum 11 befindet sich eine Belüftungsöffnung
30, welche durch ein Ventil 35 bis 39 verschliessbar ist. Das Ventil 35 bis 39 ist
folgendermassen ausgestaltet: Der Boden 1, welcher die Druckkammer 3 von dem Kompressionsraum
11 trennt, ist nicht fest mit der Antriebsstange 19 verbunden, sondern auf dieser
in geringfügigem Masse verschiebbar gelagert. Die Antriebsstange 19 weist eine ringförmige
Ausnehmung 35 auf, welche auf der einen Seite durch eine Schulter 36 und auf der anderen
Seite durch eine Sprengring 37 begrenzt ist. Der Boden 11 weist an seiner Bohrung,
durch welche die Antriebsstange 19 hindurchführt, eine Auskragung 38 auf, die in die
ringförmige Ausnehmung 35 der Antriebsstange 19 eingreift. Diese Auskragung 38 schlägt
in einer Position des Bodens 1 an die Schulter 36 an und in der anderen Position des
Bodens 1 schlägt diese Auskragung an den Sprengring 37 an. Die Auskragung 38 ist so
ausgebildet, dass sie an dem Sprengring 37 zu einer gasdichten Anlage kommt. An der
der Schulter 36 zugewandten Seite der Auskragung 38 sind Ausnehmungen 39 in der Art
radial angeordneter Ausfräsungen eingeformt. Dadurch entsteht in der Position des
Bodens 1, in der die Auskragung 38 an der Schulter 36 anliegt, eine Verbindung zwischen
der Druckkammer 3 und dem Kompressionsraum 11. Bei diesem Schalter sind die Wandung
der Druckkammer 3, die Düse 12 sowie die Trennwand 25 mit dem Boden 1 fest verbunden
und dadurch ebenfalls gegenüber der Antriebsstange 19 innerhalb der Begrenzungen der
Ausnehmung 35 verschiebbar.
[0015] Der dargestellte SF₆-Eindruckschalter weist folgende Funktionen auf:
[0016] Bei der Abschaltung schwacher Ströme entspricht die Funktion der aus herkömmlichen
SF₆-Eindruckschaltern bekannten:
Das Gas wird durch die Schaltbewegung, vermittelt durch die Antriebsstange 19, zwischen
dem mit der Antriebsstange 19 bewegten Boden 1 und dem feststehenden Boden 2 im Kompressionsraum
11 komprimiert, tritt durch die Einströmöffnung 7 hindurch und strömt über die Öffnung
5 zum Lichtbogen 23, um diesen im Nulldurchgang zu beblasen.
[0017] Im Unterschied zu den herkömmlichen SF₆-Eindruckschaltern öffnet das Löschgas auf
diesem Weg das Verschlussorgan 8, strömt durch die Druckkammer 3 hindurch und erreicht
nach Verlassen der Druckkammer 3 durch die Ausströmöffnung 5 schliesslich die Schaltstrecke
4 um den Lichtbogen 23 zu beblasen. Ein Verschluss der Ausströmöffnung 5 durch das
Rückschlagventil 6 erfolgt nicht, da bei stromschwachen Lichtbögen keine Gasdruckwelle
entsteht, die stark genug ist, das Rückschlagventil 6 gegen die Kraft der Feder 31
zu schliessen.
[0018] Bei der Ausschaltung stromstarker Lichtbögen passt sich der SF₆-Eindruckschalter
den durch die Gasexpansion verursachten Bedingungen an und nützt diese Gasexpansion
für die Herstellung des erforderlichen Isoliergasdrucks aus:
Während der ersten Phase der Ausschaltbewegung wird in der oben beschriebenen Art
und Weise im Kompressionsraum 11 Isoliergas komprimiert, strömt durch die Einströmöffnung
7 in die Druckkammer 3, wobei das Verschlussorgan 8 durch die Gasströmung geöffnet
wird. Während dieser ersten Phase der Ausschaltbewegung wird der Lichtbogen 23 in
der Schaltstrecke 4 gezogen, wodurch Löschgas expandiert und, wie durch den gebogenen
Pfeil dargestellt, in Richtung der Kompressionseinrichtung fliesst. Dies hat zur Folge,
dass die Ausströmöffnung 5 durch das Rückschlagventil 6 verschlossen wird und das
unter Druck stehende Gas in den Gasspeicherraum 9 fliesst. Während dieser Phase der
Ausschaltbewegung herrschen durch das geschlossene Rückschlagventil 6 in der Druckkammer
3 und dem Kompressionsraum 11 reproduzierbare Druckbedingungen, so dass ein bestimmter
Druck einer bestimmten Distanz zwischen den Schaltkontakten 21 und 22 zuzuordnen ist.
Dadurch kann die Federkonstante der Feder 14′ so ausgelegt werden, dass das Entlüftungsventil
14 in der Schaltstellung öffnet, in der die Schaltkontakte 20, 21 die zur Lichtbogenlöschung
ausreichende Distanz erreicht haben. Durch die Öffnung des Entlüftungsventils 14 sinkt
der Druck im Kompressionsraum 11 stark ab, was zur Folge hat, dass das Verschlussorgan
8 sich in die Position begibt, in der es mit seinem radialen Schenkel die Einströmöffnung
7 verschliesst und gleichzeitig die Öffnung 10 freigibt. Durch die Entlüftung des
Kompressionsraum 11 und die Positionsänderung des Verschlussorgans 8 tritt der SF₆-Eindruckschalter
in seine zweite Phase der Ausschaltung. In dieser zweiten Phase der Ausschaltung ist
der Antrieb von der Druckkraft im Kompressionsraum 11 durch dessen Entlüftung völlig
entlastet, so dass es zu keiner Bremsung der Schaltbewegung oder gar einer Rückwärtsbewegung
kommt, im Gegenteil - es tritt sogar eine Beschleunigung der Schaltbewegung durch
die Entlastung ein. Vorteilhafterweise muss der Antrieb dadurch neben der Beschleunigung
der entsprechenden Schalterteile nur die Energie für die Vorkompression des Gases
in der Druckkammer 3 aufbringen.
In der zweiten Phase der Ausschaltbewegung strömt das expandierte, im Gasspeicherraum
9 gespeicherte und dabei gekühlte Gas durch die Öffnung 10 in die Druckkammer 3. Das
in der Druckkammer 3 vorkomprimierte kalte Gas wird durch die Gasdruckwelle, welche
vom Gasspeicherraum 9 kommt, nachkomprimiert, wobei das kalte Gas hoher Dichte vor
der Ausströmöffnung 5 liegt, um in dem für die Löschung des Lichtbogens entscheidenden
Moment des Stromnulldurchgangs der Beblasung zu dienen. Bei Annäherung des Stromes
des Lichtbogens an den Nulldurchgang lässt der durch den Lichtbogen 23 erzeugte Gasdruck
nach, das Rückschlagventil 6 öffnet sich und das kalte Gaspolster strömt aus der Ausströmöffnung
5 aus in Richtung der Schaltstrecke 4, um dort den Lichtbogen zu beblasen.
Auf diese Weise wurden bei gleichzeitiger Entlastung des Antriebs optimale Löschbedingungen
geschaffen.
[0019] Das Ventil 35 bis 39 hat bei den Ausschaltungen keine Funktion: Wird die Antriebsstange
19 zur Ausschaltung nach unten bewegt, so bleibt der Boden 1 zunächst aufgrund der
Masseträgheit seiner selbst sowie der Druckkammerwandung, der Trennwand 25 und der
Isolierstoffdüse 12, sowie unter der Wirkung der Reibungskraft des Kontaktes 32 in
seiner Lage. Dadurch legt sich die Auskragung 38 unabhängig von der Ausgangslage des
Bodens 1 gasdicht an den Sprengring 37 an, wodurch der Boden 1 im Zuge der Ausschaltbewegung
mitgenommen wird. Das im Kompressionsraum 11 komprimierte Gas übt ausserdem eine Druckkraft
auf den Boden 1 aus, die dem Boden 1 ebenfalls gegen den Sprengring 37 presst.
[0020] Während des Einschaltvorgangs wird dagegen durch das Ventil 35 bis 39 eine Belüftung
des Kompressionsraums 11 durch die Druckkammer 3 hindurch erzielt: Zu Beginn der Einschaltbewegung
bleibt der Boden 1 sowie das Schaltstück 21, die Druckkammer 3, der Gasspeicherraum
9 und die Düse 12, welche mit dem Boden 1 fest verbunden sind, aufgrund ihrer Masseträgheit
und aufgrund der Reibungskraft des Kontaktes 32 zunächst in ihrer Ausgangslage. Damit
bewegt sich die Antriebsstange 19 zunächst ohne Mitnahme des Bodens 1 nach oben, bis
sich die Auskragung 38 an die Schulter 36 anlegt und der Antrieb den Boden 1 mitnimmt.
In dieser Stellung besteht eine Verbindung über die Ausnehmungen 35 und 39 zwischen
der Druckkammer 3 und dem Kompressionsraum 11. Die Vergrösserung des Volumens des
Kompressionsraums 11 im Zuge der Einschaltbewegung führt zu einem Unterdruck im Kompressionsraum
11. Dieser Unterdruck ergibt auch eine zusätzliche Kraft, die die Auskragung 38 an
die Schulter 36 anpresst. Aufgrund des Unterdrucks im Kompressionsraum 11 strömt das
heisse Gas aus der Druckkammer 3 in den Kompressionsraum 11. Dadurch wiederum entsteht
in der Druckkammer 3 ein Unterdruck, der dazu führt, dass die Druckkammer 3 mit kaltem
Gas durch die Öffnung der Isolierstoffdüse 12 gefüllt wird. Dieses kalte Gas wird
aus der die Lichtbogenlöscheinrichtung umgebenden Schaltkammer zugeführt. Die Feder
31 des Rückschlagventils 6 ist bezüglich ihrer Federkonstante so ausgewählt, dass
dieses Ansaugen des kalten Gases nicht zu einem Schliessen des Rückschlagventils 6
führen kann.
[0021] Auf diese Weise wird das Ziel erreicht, die Druckkammer 3 durch die Einschaltbewegung
mit kaltem Gas zu füllen, so dass kaltes Löschgas zur erneuten Lichtbogenbeblasung
in der Druckkammer 3 bereitgestellt ist. Auf diese Weise ist auch eine Lichtbogenlöschung
gewährleistet, wenn kurz nach der Unterbrechung eines Kurzschlussstromes eine erneute
Ausschaltung erfolgt, welche eine Beblasung des Lichtbogens mit Hilfe der Kompressionseinrichtung
erforderlich macht. Dass das heisse Gas geringer Dichte im Kompressionsraum 11 steht,
ist deshalb unschädlich, weil dieses Gas erst dann zur Schaltstrecke strömt, wenn
das gesamte kalte Gas aus der Druckkammer 3 den Lichtbogen 23 beblasen hat. Zu diesem
Zeitpunkt, zu dem das Gas geringerer Dichte aus dem Kompressionsraum 11 nachströmt,
ist der Lichtbogen 23 bereits gelöscht.
[0022] Die Fig. 2 zeigt eine abweichende Ausgestaltung der Böden 1 und 2 sowie des Zylinders
der Kompressionskammer, der als Zylinder 17′ mit dem Boden 1 verbunden ist und durch
die Ausschaltbewegung über den als Kolben ausgebildeten Boden 2 gezogen wird. Bei
dieser Ausbildung wird das Entlüftungsventil 14 gegen die Kraft die einer Feder 14˝
durch einen Stift 18 geöffnet. Die Länge dieses Stifts 18 ist so bemessen, dass das
Entlüftungsventil 14 beim Erreichen einer zur Lichtbogenlöschung ausreichenden Distanz
zwischen den Schaltstücken 20 und 21 die Ventilplatte des Entlüftungsventils 14 aus
ihrer Schliessstellung hebt. Die Feder 14˝ muss eine grössere Federkonstante aufweisen
als die in Fig. 1 beschriebene Feder 14′. Das Verschlussorgan 8 ist ebenfalls als
L-förmiger Ring ausgebildet, wobei jedoch zur Erzielung einer besseren Führung der
axiale Schenkel länger ausgestaltet ist und durch eine Bohrung die Verbindung zum
Ventil 35 bis 39 hergestellt ist. Die vom Gasspeicherraum 9 in die Druckkammer 3 führende
Öffnung wurde gegegenüber Fig. 1 zur Einfügung eines als Auskragung der Antriebsstange
19 ausgebildeten Absatzes 47 nach oben verlegt. Das untere Ende 46 der Trennwand
25 wurde so ausgebildet, dass bei der Einschaltung, wenn die Auskragung 38 an der
Schulter 36 anliegt, es zu einem gasdichten Abschluss zwischen dem Ende 46 der Trennwand
25 und dem Absatz 47 kommt. Dadurch wird eine durch Einschaltungen verschliessbare
Öffnung 10′ erzielt. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, dass der Frischgasstrom
vollständig durch die Druckkammer 3 geleitet wird, wodurch eine vollständige Füllung
der Druckkammer 3 mit Frischgas erzielt wird, so dass kaltes Gas hoher Dichte zur
erneuten Lichtbogenbeblasung in ausreichenden Masse vorhanden ist und auch die Wandungen
eine gewisse Abkühlung erfahren.
[0023] Das Rückschlagventil 6 ist ebenfalls anders ausgebildet als in Fig. 1: Das Rückschlagventil
6 weist in Richtung der Schalterachse weisende Arme 34 auf, welche bei einer Einschaltung
mittels eines mit der Antriebsstange 19 verbundenen Bundes 33 das Rückschlagventil
6 aus seiner Schliessstellung heben. Diese Öffnung des Rückschlagventils 6 erfolgt
aufgrund der Verschiebbarkeit des Boden 1 gegenüber der Antriebsstange 19, die bei
der Einschaltung auch zu einer Relativbewegung des Ventilssitzes des Rückschlagventils
6 gegenüber der Antriebsstange 19 und damit dem Bund 33 führt. Die übrige Funktion
des Rückschlagventils 6 ist nicht beeinträchtigt und eine Feder ist nicht erforderlich.
[0024] Die Teile mit gleichen Bezugszeichen entsprechen den Teilen der Fig. 1 und weisen
dieselbe, dort beschriebene Funktion auf.
[0025] Fig. 2 zeigt die Ausschaltung eines stromstarken Lichtbogens. Der gerade Pfeil zeigt
die Ausschaltbewegung der Antriebsstange 19. Die durch den Lichtbogen 23 verursachte
Gasdruckwelle strömt in Richtung des gebogenen Pfeils unter Schliessung des Rückschlagventils
6 durch den Einlass 26 in den Gasspeicherraum 9 und von dort, in der oben (Fig. 1)
beschriebenen zweiten Phase der Ausschaltung, durch die Öffnung 10′ in die Druckkammer
3. Die gestrichelten Pfeile zeigen das Zurückfluten des Gases aus der Druckkammer
3 bei Annäherung des Stromes an den Nulldurchgang mit einer Beblasung des Lichtbogens
23. Da die zur Erreichung einer Lichtbogenlöschung ausreichende Distanz zwischen den
Schaltkontakten 20, 21 erzielt ist, hat der Stift 18 das Entlüftungsventil 14 geöffnet.
Die durch die Entlüftungsbohrung 13 weisenden Pfeile zeigen die Entlüftung des Kompressionsraums
11, welche zu einer Entlastung des Antriebs führt.
[0026] Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 bei der Einschaltung. Der gerade,
nach oben weisende Pfeil zeigt die Einschaltbewegung der bewegten Schalterteile. Die
Auskragung 38 liegt an der Schulter 36 an, wodurch die Druckkammer 3 über die Ausnehmung
35 sowie die Ausnehmungen 39 und der Belüftungsöffnung 30 mit dem Kompressionsraum
11 verbunden ist. Der sich durch die Ausschaltung vergrössernde Kompressionsraum 11
saugt, wie die gestrichelte Linie zeigt, das Gas aus der Druckkammer 3. Da das Rückschlagventil
6 geöffnet ist, strömt, wie die gebogenen Pfeile zeigen, frisches Löschgas hoher Dichte
aus der die Lichtbogenlöscheinrichtung umgebenden Schaltkammer durch die Düse 12 und
die Ausströmöffnung 5 in die Druckkammer 3. Das Entlüftungsventil 14 ist bei der
Einschaltung geschlossen.
[0027] Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine andere Ausgestaltung des Ventils mit den Teilen 7,
8, 24 und 40 bis 48 in verschiedenen Schaltsituationen.
[0028] Bei dieser Ausgestaltung des Ventils dient die Einströmöffnung 7 als Belüftungsöffnung
für die Einschaltung. Das Verschlussorgan 8 übernimmt die Funktion des Ventils, wobei
dieses Verschlussorgan 8 bei der Einschaltung geöffnet wird. Dazu ist der Boden 1
mit einer ringförmigen, die Antriebsstange 19 umfassenden Auskragung 43 ausgestattet.
Diese Auskragung 43 greift in eine ringförmige Nut 40 der Antriebsstange 19 ein, wobei
der Boden 1-sowie die mit diesem verbundenen Schalterteile - dadurch eine geringe
Verschiebung ausführen kann, dass die Auskragung 43 eine geringere Breite aufweist
als die Nut 40. Bei der Ausschaltung liegt die Auskragung 43 an der Schulter 41 der
Nut 40 an. Bei der Einschaltung liegt die Auskragung 43 dagegen an der Schulter 42
an. Bei dieser Ausbildung gleitet der Boden 1 gasdicht auf der Antriebsstange 19.
Mit der Antriebsstange 19 ist eine Haltenase 45 verbunden, die in eine Aussparung
44 des Verschlussorgans 8 eingreift. Diese Haltenase 45 ist so angeordnet, dass sie
bei einer Einschaltung das Verschlussorgan 8, bedingt durch die Relativbewegung des
Boden 1 gegenüber der Antriebsstange 19, aus seiner Schliessstellung hebt. Dadurch
ist die Druckkammer 3 über die Einströmöffnung 7 mit dem Kompressionsraum 11 verbunden.
Der Pfeil durch die Einströmöffnung 7 zeigt die Ansaugung des in der Druckkammer 3
befindlichen Gases in den Kompressionsraum 11. Gleichzeitig ist in der obenbeschriebenen
Weise die Öffnung 10′ verschlossen. Das Frischgas kann wie bei Fig. 3 beschrieben
in die Druckkammer 3 strömen. Auch bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Relativbewegung
des Boden 1 gegenüber der Antriebsstange 19, wie bereits erläutert, durch die Masseträgheit,
die Reibung und die Drücke.
[0029] Fig. 5 zeigt dieselbe Ausbildung bei der Ausschaltung eines stromstarken Lichtbogens.
Die Einströmöffnung 7 wurde dadurch, dass der Stift 18 das Entlüftungsventil 14 geöffnet
hat (zweite Phase der Ausschaltung) unter dem Druck der Feder 24 auf das Verschlussorgan
8 geschlossen und die Gasdruckwelle strömt durch die Öffnung 10′ in die Druckkammer
3. Bei Annäherung des Stromes an den Nulldurchgang öffnet das Rückschlagventil 6 und
der Lichtbogen wird beblasen.
[0030] Fig. 6 zeigt die Ausbildung gemäss Fig. 4 bei der Ausschaltung eines stromschwachen
Lichtbogens. Das im Kompressionsraum 11 komprimierte Gas strömt durch die Einströmöffnung
7 unter Öffnung des Verschlussorgans 8 gegen den Druck der Feder 24 und unter Verschliessung
der Öffnung 10′ in die Druckkammer 3. Von dort strömt dieses Löschgases unter Öffnung
des Rückschlagventils 6 zur Schaltstrecke, wo der Lichtbogen beblasen wird. Die Trennwand
25 ist an ihrem unteren Ende 46 so ausgebildet, dass sie mit dem Verschluss 48, welcher
durch den oberen Teil des senkrechten Schenkels des Verschlussorgans 8 gebildet wird,
zur Anlage kommt und dadurch eine Schliessung der Öffnung 10′ bewirkt.
Bezugszeichenlisten F 88/32
[0031]
1 und 2 Böden (welche den Kompressionsraum 11 begrenzen)
3 Druckkammer
4 Schaltstrecke
5 Ausströmöffnung
6 Rückschlagventil
7 Einströmöffnung
8 Verschlussorgan
9 Gasspeicherraum
10 Öffnung
10′ verschliessbare Öffnung (Öffnung 10 als verschliessbare Öffnung ausgebildet)
11 Kompressionsraum
12 Isolierstoffdüse
13 Entlüftungsbohrung
14 Entlüftungsventil
14′, 14˝ Feder (des Entlüftungsventils 14)
17 Kompressionszylinder
18 Stift
19 Antriebsstange
20 Schaltstück (feststehend)
21 Schaltstück (beweglich)
23 Lichtbogen
24 Feder
25 Trennwand
26 Einlass
30 Belüftungsöffnung
31 Feder
32 Kontakt
33 Bund
34 Arme
35 ringförmige Ausnehmung (der Antriebsstange 19)
36 Schulter
37 Sprengring
38 Auskragung (nach innen in die ringförmige Ausnehmung 35 eingreifend)
39 Ausnehmung (in der Art radial angeordneter Ausfräsungen)
40 ringförmige Nut (der Antriebsstange 19)
41, 42 Schultern der ringförmigen Ausnehmung 40
43 Auskragung (nach innen in die ringförmige Nut 40 eingreifend)
44 Aussparung (des Verschlussorgans 8)
45 Haltenase
46 unteres Ende der Trennwand 25, zusammenwirkend mit dem Absatz 47 (ausgebildet als
Auskragung der Antriebsstange) beziehungsweise 48 (ausgebildet als senkrechter Schenkel
des Verschlussorgans 8)
1. SF₆-Eindruckschalter mit einer mit Isoliergas gefüllten Schaltkammer, mindestens
zwei Schaltstücken, von denen mindestens eines durch eine Antriebsstange bewegbar
ist, einer durch diese Schaltbewegung betätigbaren Kompressionseinrichtung für das
Isoliergas deren Kompressionsraum von zwei gegenüberliegenden, relativ zueinander
bewegbaren Böden begrenzt ist, wobei zwischen der Isolierstoffdüse und dem ihr zugewandten
Boden eine Druckkammer angeordnet ist, welche in Richtung der Schaltstrecke eine durch
ein Rückschlagventil verschliessbare Ausströmöffnung aufweist, sowie im Boden eine
mittels eines Verschlussorgans verschliessbare Einströmöffnung angeordnet ist und
ein mit der Schaltstrecke verbundener Gasspeicherraum sich bis zu einer mittels des
Verschlussorgans verschliessbaren Öffnung erstreckt, welche in den der Ausströmöffnung
abgewandten Teil der Druckkammer mündet, wobei in einer ersten Position des Verschlussorgans
die Einströmöffnung geöffnet und die Öffnung verschlossen ist und in einer zweiten
Position des Verschlussorgans die Einströmöffnung geschlossen und die Öffnung geöffnet
ist und dabei die Positionsänderung des Verschlussorgans durch den zurückgelegten
Schaltweg oder durch die auftretende Drücke steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Kompressionsraum (11) und der Druckkammer (3) eine Belüftungsöffnung
(30, 7) mit einem Ventil (35 bis 39; 7, 8, 24 und 40 bis 48) angeordnet ist und dass
das Ventil (35 bis 39 oder 7, 8, 24 und 40 bis 48) sowie das Rückschlagventil (6)
bei der Einschaltung des Schalters geöffnet sind.
2. SF₆-Eindruckschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückschlagventil (6) mit einer Feder (31) ausgestattet ist, deren Federkonstante
so bemessen ist, dass das Rückschlagventil (6) bei einer durch stromstarke Lichtbögen
entstehenden Gasdruckwelle schliesst, jedoch beim Ansaugen von Gas in den Kompressionsraum
(11) geöffnet bleibt.
3. SF₆-Eindruckschalter nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
ein Ventil (35 bis 39), bei dem der die Druckkammer (3) vom Kompressionsraum (11)
trennende Boden (1) mit einer ringförmigen, die Antriebsstange (19) umfassenden Auskragung
(38) ausgestattet ist, wobei die Auskragung (38) so in eine ringförmige Ausnehmung
(35) der Antriebsstange (19) eingreift, dass die Auskragung (38) bei einer Einschaltbewegung
dichtend an einem die Ausnehmung (35) begrenzenden Sprengring (37) anliegt und bei
einer Ausschaltbewegung die Auskragung (38) an einer Schulter (36) der Ausnehmung
(35) anliegt, wobei die Druckkammer (3) über Ausnehmungen (39) mit dem Kompressionsraum
(11) verbunden ist.
4. SF₆-Eindruckschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmungen (39) als radial angeordnete Ausfräsungen an der der Schulter
(36) zugewandten Seite der Auskragung (38) angeordnet sind.
5. SF₆-Eindruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verschlussorgang (8) als axial verschiebbarer Ring mit L-förmigem Querschnitt
ausgebildet ist, wobei in der ersten Position des Verschlussorgangs (8) der axiale
Schenkel dichtend vor die Öffnung (10) geschoben und die Einströmöffnung (7) freigegeben
ist und in der zweiten Position die Öffnung (10) freigegeben und die Einströmöffnung
(7) durch den radialen Schenkel verschlossen ist, und dass die axiale Verschiebung
des L-förmigen Rings durch eine Entlüftung des Kompressionsraums (11) bewirkt ist.
6. SF₆ -Eindruckschalter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Entlüftung des Kompressionsraum (11) durch eine Entlüftungsbohrung (13)
mit einem Entlüftungsventil (14) bewirkt ist, welches gegen die Kraft einer Feder
(14′) öffnet, wobei die Federkonstante so bestimmt ist, dass die Öffnung des Entlüftungsventils
(14) bei einem Druck im Kompressionsraum (11) stattfindet, der auftritt, wenn bei
geschlossenem Rückschlagventil (6) die zur Lichtbogenlöschung ausreichende Distanz
zwischen den Schaltkontakten (20, 21) erreicht ist.
7. SF₆-Eindruckschalter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Entlüftungsventil (14) gegen die Kraft einer Feder (14˝) öffnet, deren Federkonstante
grösser als die der Feder (14′) ist, und dass mit dem Boden (1) ein Stift (18) verbunden
ist, welcher in seiner Länge so bemessen ist, dass er das Entlüftungsventil (14) beim
Erreichen einer zur Lichtbogenlöschung ausreichenden Distanz zwischen den Schaltkontakten
(20, 21) öffnet.
8. SF₆-Eindruckschalter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (2) beim Erreichen einer zur Lichtbogenlöschung ausreichenden Distanz
zwischen den Schaltkontakten (20, 21) über eine am Kompressionszylinder (17) und/oder
an der Antriebsstange (19) angeordnete Aussparung läuft, welche den Kompressionsraum
(11) mit der Schaltkammer verbindet.
9. SF₆-Eindruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mit dem Boden (1) fest verbundene Trennwand (25) mit ihrem unteren Ende (46)
dann zur Anlage an einem als Auskragung der Antriebsstange (19) ausgebildeten Absatz
(47) kommt, wenn die Auskragung (38) an der Schulter (36) anliegt, wobei der Öffnung
(10′) verschlossen ist.
10. SF₆-Eindruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 6 bis 9
und 5, mit einem Ventil (7, 8, 24 und 40 bis 48),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Boden (1) mit einer ringförmigen, die Antriebsstange (19) umfassenden Auskragung
(43) ausgestattet ist, wobei die Auskragung (43) in eine ringförmige Nut (40) der
Antriebsstange (19) eingreift, die Auskragung (43) bei einer Einschaltbewegung an
der Schulter (42) und bei einer Ausschaltbewegung an der Schulter (41) anliegt, dass
der Boden (1) an der Antriebsstange (19) gasdichtet gleitet, dass eine mit der Antriebsstange
(19) verbundene Haltenase (45) in eine Aussparung (44) des Verschlussorgangs (8) eingreift
und bei der Einschaltung dichtend vor die Öffnung (10′) schiebt, wodurch gleichzeitig
die Einströmöffnung (7) geöffnet ist.
11. SF₆-Eindruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückschlagventil (6) mit in Richtung der Schalterachse weisenden Armen (34)
versehen ist, welche bei einer Einschaltung mittels eines mit der Antriebsstange (19)
verbundenen Bundes (33) das Rückschlagventil (6) aus seiner Schliessstellung heben.