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Dokumentenidentifikation DE3346353C2 06.08.1992
Titel Autopneumatischer Druckgasschalter
Anmelder Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH, 6000 Frankfurt, DE
Erfinder Hoffmann, Dietrich, Dipl.-Ing., 3500 Kassel, DE
DE-Anmeldedatum 22.12.1983
DE-Aktenzeichen 3346353
Offenlegungstag 04.07.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse H01H 33/915

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen autopneumatischen Druckgasschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei diesen Schaltern wird während der Einschaltung durch die Bewegung des Zylinders bei feststehendem Kolben Gas aus der Polsäule in den Pumpenraum gesaugt. Als Zuströmquerschnitte stehen hierfür nur die relativ kleinen Spaltquerschnitte innerhalb der Düse zur Verfügung, die im letzten Abschnitt der Einschaltbewegung nach Eindringen des feststehenden Gegenkontaktstückes in die Düse stark verkleinert werden. Die Folge ist, daß eine längere Zeit verstreicht, bis nach der Einschaltbewegung ein Druckausgleich zwischen dem Pumpenvolumen und den übrigen Gasräumen der Polsäule eingetreten ist.

Als Abhilfe können, wie in der Figur der DE-AS 24 20 462 dargestellt, Rückschlagventile in den Kolben eingebaut werden, die während der Ausschaltbewegung geschlossen sind und während des Einschalthubes öffnen und somit einen zusätzlichen Zuströmquerschnitt freigeben. Derartige Rückschlagventile machen die Konstruktion komplizierter und verteuern sie zugleich. Auch wird das Hinzufügen beweglicher Ventilteile zu der bisher einfachen und robusten Pumpenanordnung die Frage der Zuverlässigkeit neu gestellt, insbesondere unter schwierigen Einsatzbedingungen des Schalters im Netz wie z. B. bei großer Schalthäufigkeit mit Kurzschlüssen und innerer Verschmutzung der Schaltkammer.

Schließlich fällt auch während des Einschalthubes die durchaus erwünschte progressiv wirkende Bremswirkung des in dem Pumpenvolumen vorübergehend entstehenden Unterdruckes weg. Mit Hilfe dieser zum Ende der Einschaltbewegung in ihrer Wirkung ansteigenden "pneumatischen Bremse" kann ein großer Teil der kinetischen Energie der bei der Einschaltung bewegten Massen vernichtet werden, so daß der Aufwand für spezielle Anschlagdämpfungen klein bleibt.

Der Druckgasschalter nach der DE-AS 24 20 462 weist außerdem Öffnungen im Pumpenzylinder auf, die kurz vor Erreichen der Endeinschaltstellung freigegeben werden. Diese Öffnungen befinden sich an der der Wirkrichtung der Schwerkraft gegenüberliegenden Seite der Blaseinrichtung um eine Konvektionsströmung zu ermöglichen, welche eine unerwünscht hohe Erwärmung verhindert, die sonst bei hohen Nennströmen im eingeschalteten Zustand des Schalters auftreten würde. Dem Druckausgleich dienen diese Öffnungen deshalb nicht, weil der Druckausgleich zum Zeitpunkt der Freigabe der Öffnungen bereits durch die oben beschriebenen Rückschlagventile erfolgt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Druckgasschalter der eingangs beschriebenen Art derart auszubilden, daß bei der Einschaltung die dämpfende Wirkung des Pumpenvolumens weitgehend erhalten bleibt, ein Druckausgleich nach Beendigung der Einschaltbewegung aber rasch erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Der wesentliche Vorteil des Schalters nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Öffnungen in der Zylinderwand während des größten Teils des Einschalthubes und bei der Ausschaltbewegung ohne Funktion und mit nur geringem Aufwand herzustellen sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen autopneumatischen Druckgasschalter mit zusätzlichen Öffnungen in der Zylinderwandung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Zylinderwand und Kolben mit Zusatzöffnungen in zwei Reihen,

Fig. 3 einen Ausschnitt wie Fig. 2 mit abgestuftem Innendurchmesser des Zylinders.

In Fig. 1 ist ein Schalterpol eines autopneumatischen Druckgasschalters im eingeschalteten Zustand dargestellt. Innerhalb eines Isolators 1 ist in einer geschlossenen Schaltkammer das Kontaktsystem angeordnet. Der Schalter weist einen oberen plattenförmigen elektrischen Anschluß 2 und einen unteren plattenförmigen elektrischen Anschluß 3 auf. Der den Schaltlichtbogen aufnehmende Teil der Schaltstrecke wird durch einen feststehenden Gegenkontaktstift 4, der mit der oberen Ausschlußplatte 2 leitend verbunden ist, in Verbindung mit einem beweglichen Leistungskontaktstück 5 gebildet. Das Lichtbogentaktstück 5 ist mit einem beweglichen Zylinder 6 leitend verbunden, der mit einem feststehenden Kolben 7, der auf der unteren Anschlußplatte 3 angebracht ist, als Schaltstreckenpumpe zur Erzeugung des erforderlichen Blasdruckes zusammenwirkt. Der Zylinder 6 ist leitend mit einer Gabel 8 zur Strom- und Krafteinleitung verbunden, die ihrerseits mit einer Antriebsstange 9 in Verbindung steht. Die Antriebsstange wird in üblicher Weise durch einen hydraulischen, pneumatischen oder Federantrieb oder dergleichen betätigt. Sie wird im Inneren von Stützern 10 geführt, an deren unterem Ende der Antrieb angebracht ist. Die Gabel 8 steht über Gleitkontakte 11 mit der unteren Anschlußplatte 3 in leitender Verbindung.

Mit dem beweglichen Zylinder 6 ist im Bereich des beweglichen Leistungskontaktstückes 5 eine Isolierdüse 12 fest verbunden, aus der das in der Schaltstreckenpumpe 6, 7 beim Ausschalten komprimierte Gas austritt und den Schaltlichtbogen bebläst, der zwischen den Kontaktstücken, 4, 5 entsteht. Die Isolierdüse 12 weist einen Schirm 13 auf, der sich an einem feststehenden, mit der oberen Anschlußplatte 2 verbundenen Zylinder 14 bewegen kann.

Zwischen dem zylindrischen Schirm 13 und dem Isolator 1 ist eine Parallel-Kontaktstrecke zur Erhöhung der Strombelastbarkeit, bestehend aus zwei Kontaktstücken 15 und 16, vorgesehen. Das Kontaktstück 15 ist mit der oberen Anschlußplatte 2 leitend verbunden und steht fest. Das Kontaktstück 16 ist mit dem beweglichen Zylinder 6 leitend verbunden und bewegt sich mit diesem.

Bei dem bisher beschriebenen Schalter fließt im eingeschalteten Zustand der Strom zwischen der oberen und der unteren Anschlußplatte 2, 3 parallel über die beiden Strompfade, Parallelkontaktpfad 14, 15, 16 und den Lichtbogenkontaktpfad 4, 5. Bei der Ausschaltung wird die Antriebsstange 9 nach unten bewegt. Dabei werden zunächst die Parallelkontaktstücke 15, 16, und dann unter Lichtbogenbildung der Leistungskontaktpfad 4, 5, getrennt.

Durch die Schaltstreckenpumpe 6, 7 wird während der Ausschaltbewegung in dem sich stetig verkleinernden Volumen 21 ein hoher Blasdruck erzeugt, wobei das komprimierte Isoliergas, z. B. SF&sub6;, aus der Isolierdüse 12 nach oben austritt, den Lichtbogen bebläst und über Öffnungen 17, 18 in der oberen Anschlußplatte 2 in die Haube 19 der Schaltkammer bzw. nach Abkühlung auch in die übrigen Räume 20 der Polsäule entweichen kann.

Da die eingangs erwähnten Mängel bei den herkömmlichen Schaltern dieser Art zu vermeiden, sind in den Pumpenzylinder 6 eine Reihe von Öffnungen 22 so angeordnet, daß sie während des größten Teiles des Einschalthubes keine Funktion haben und erst kurz vor Erreichen der Endstellung wirksam werden. Eine einfache konstruktive Lösung besteht in einem Kranz von Bohrungen 22, die in der End-Einschaltstellung knapp oberhalb des Kolbens 7 liegen. Durch diesen Zuströmquerschnitt, der ein mehrfaches des Zuströmquerschnittes durch die Düse 12 betragen sollte, kann am Ende des Einschalthubes in kurzer Zeit ein Druckausgleich zwischen dem Pumpenvolumen 21 und den übrigen Räumen der Polsäule hergestellt werden. Während des Einschalthubes dagegen, bevor die Bohrungen 22 den Kolben 7 überlaufen, verbinden sie Räume gleichen Druckes und sind unwirksam.

Auch bei einer Ausschaltung des Schalters sind die Bohrungen 22 praktisch ohne Bedeutung, da der Kompressionsvorgang im Pumpenvolumen erst allmählich - mit fortschreitendem Hub - zu merklichen Druckdifferenzen zwischen den Gasräumen führt und damit die durch die Bohrungen 22 abströmende und für die Lichtbogenkühlung verlorengegangene Gasmenge vernachlässigbar ist.

Gemäß Fig. 2 können die Öffnungen rund oder von anderer Form, z. B. rechteckig sein. Die rechteckige Form erlaubt den größten Zuströmquerschnitt bei kleinstem Hub, während runde Bohrungen bei Verwendung eines Dichtungsringes 23 am Umfang des Kolbens 7 vorzuziehen sind. Die Öffnungen können in einer oder in mehreren Reihen auf dem Umfang des Pumpenzylinders 6 verteilt sein.

Ein gleicher pneumatischer Effekt, jedoch mit anderen konstruktiven Mitteln, wird erreicht, wenn der Durchmesser des Zylinders 6 in einem bestimmten Abschnitt vergrößert wird, wodurch ein ringförmiger Zuströmquerschnitt 24 um den Kolben 7 herum freigegeben wird, wie Fig. 3 zeigt. Diese Maßnahme kann auch mit einer der vorher besprochenen kombiniert werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Autopneumatischer Druckgasschalter, bei dem die zur Löschung des Lichtbogens erforderliche Löschgasströmung beim Schalten mittels einer aus Zylinder und Kolben bestehenden Kompressionseinrichtung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor der Endeinschaltstellung der bewegten Schalterteile mindestens eine im Pumpenzylinder (6) angeordnete Öffnung (22) freigegeben wird, durch die Gas in den Kompressionsraum (21) einströmt, und daß der Querschnitt der Öffnung (22) gleich oder größer ist als der zu diesem Zeitpunkt wirksame Düsenquerschnitt.
  2. 2. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen Bohrungen (22) sind, die in einer Reihe auf dem Umfang des Zylinders (6) angeordnet sind.
  3. 3. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (22) in mehreren, dicht beieinander liegenden Reihen angeordnet sind.
  4. 4. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) aus rechteckigen Durchbrüchen im Zylinder (6) bestehen, die in einer Reihe auf dem Umfang des Zylinders (6) angeordnet sind.
  5. 5. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckigen Durchbrüche in mehreren, dicht beieinander liegenden Reihen angeordnet sind.
  6. 6. Autopneumatischer Druckgasschalter nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) versetzt angeordnet sind.
  7. 7. Autopneumatischer Druckgasschalter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (22) gut verrundete Übergänge an den innen liegenden Kanten aufweisen, die mit einem am Kolben (7) in einer Nut liegenden Dichtring (23) zusammenwirken.
  8. 8. Autopneumatischer Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung ganz oder teilweise aus einem Ringspalt (24) besteht, der durch eine Vergrößerung des Innendurchmessers des Pumpenzylinders (6) in einem bestimmten Abschnitt gebildet wird.






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