DE1023118B

DE1023118B - Druckmittelbetaetigter elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE1023118B
Application number: DEC6012A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Brockhaus
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1952-06-24
Filing date: 1952-06-24
Publication date: 1958-01-23

Description

Es sind Hochspannungsschalter bekannt, die zur Einschaltung ein Druckmittel, beispielsweise Druckluft, verwenden, während die Ausschaltung mittels eines Federkraftspeichers erfolgt. Diese Schalter haben den Vorteil, daß sie auch bei Ausfall der Druckluft schaltbereit sind, besonders wenn zur Löschung des Lichtbogens ein beim Abschaltvorgang selbsterzeugtes Löschmittel benutzt wird, z. B. durch den Lichtbogen verdampftes öl, Wasser oder festes Isoliermaterial. Diese Schalter erfordern jedoch eine genaue Kontrolle des Antriebsdruckes mittels umfangreicher Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen, damit nicht beispielsweise ein Einschaltvorgang bei zu geringem Druck eingeleitet wird, der dann nicht bis zu Ende geführt werden kann. In diesem Falle besteht die Gefahr, daß das bewegliche Schaltstück des Schalters kurz vor der Berührung des feststehenden Gegenkontaktes stehenbleibt, so daß ein Lichtbogen entsteht, der unter Umständen zu schweren Schäden führen kann.

Es sind ferner Hochspannungschalter bekannt, bei denen auf die zur Kontrolle des Druckmittels notwendigen Überwachungs- und Steuerungsvorrichtungen verzichtet wurde, da diese in ihrem Aufbau mitunter

Druckmittelbetätigter elektrischer Schalter

Anmelder:

Calor-Emag

Elektrizitäts-Aktiengesellschaft,
Ratingen, Bahnstr. 39-45

Dipl.-Ing. Gerhard Brockhaus, Heiligenhaus,
ist als Erfinder genannt worden

nungsschaltern, wie sie der Erfindung zugrundeliegen, ergeben sich jedoch erhebliche Vorteile, die unter anderem darin bestehen, daß zusätzliche Steuerungsorgane, wie störanfällige Sicherheitsventile, in Fortfall kommen und außerdem die Schaltgeschwindigkeit über den gesamten Schaltweg konstant bleibt. Da die so kompliziert sind, daß infolge der zahlreichen un- 25 anfänglich notwendige Betätigungskraft sehr groß ist, vermeidbaren Störungsquellen ein einwandfreier Be- erfolgt eine Betätigung erst dann, wenn der Druck im trieb nicht gewährleistet ist. Bei diesen Schaltern er- Zwischenbehälter eine entsprechende Höhe erreicht folgt die Bereitstellung der zum Einschalten erforder- hat. Die im Zwischenbehälter vorhandene Druckmittellichen Druckmittelmenge in einem Zwischenbehälter, menge reicht dann vollkommen aus, um den Schalter der über ein Sicherheitsventil mit dem Schalterantrieb 30 mit einer über den gesamten Schaltweg konstanten verbunden ist. Das Sicherheitsventil gibt den Weg Schaltgeschwindigkeit einzuschalten, da sich entzum Schalter erst dann frei, wenn im Zwischenbehälter sprechend der Druckabnahme die erforderliche Betätiein für die Betätigung des Schalters ausreichender gungskraft verringert. Weitere Vorteile der Erfindung Druck vorhanden ist. Allerdings haben diese Schalter ergeben sich aus der Möglichkeit der Übertotpunktden Nachteil, daß beim Ausbleiben einer Druckmittel- 35 schaltung des Schaltmechanismus, wodurch die nachförderung in den Zwischenbehälter mit fort- Kuppelglieder entlastet und unbelastet entkuppelt schreitendem Einschaltvorgang die Schaltbewegung
langsamer wird, so daß die Schaltkontakte unter Umständen infolge der geringen Einschaltgeschwindigkeit einer starken Beanspruchung durch den Einschalt- 40
lichtbogen ausgesetzt sind.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile durch die
Verwendung eines vom Druckmittelantrieb zu betätigenden Schaltmechanismus, mit dem ein derartiger
Verlauf der Kraftwegkennlinie des Druckmittel- 45 zu- und -ableitungen. Die Schaltstange 1 ist über ein antriebes erreicht wird, daß die dem Antrieb ent- Laschenpaar 7 und der Schaltschwinge 8 mit der gegenwirkende Schaltkraft bei Beginn der Schaltbewe- Schalterwelle 9 verbunden. Auf der Schalterwelle 9 gung am größten ist und mit wachsendem Schaltweg ist der Schalthebel 10 fest angeordnet, während der entsprechend dem kleiner werdenden Arbeitsvermögen Klinkenhebel 11 lose auf der Schalterwelle 9 schwingen des Druckmittelspeichers möglichst geradlinig nahezu 50 kann. Der Klinkenhebel 11 trägt drehbar um den bis auf Null zurückgeht. Schaltmechanismen, wie Bolzen 12 eine Klinke 13 und eine Kniegelenklasche

werden können.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des Schalters der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den Schalterantrieb, wobei die Hebelanordnung in Ansicht dargestellt ist. Mit 1 ist eine bewegliche Kontaktstange bezeichnet, deren Einschaltspitze 2 in den festen Schaltkontakt 3 eintaucht. 4 ist ein Gleitkontakt, 5 und 6 sind Strom-

Kniegelenke, bei denen die erforderliche Betätigungskraft im Laufe des Schaltweges kleiner wird, sind an sich bekannt. Durch ihre Verwendung bei Hochspan-

14. Eine zweite Kniegelenklasche 15 ist um den feststehenden Bolzen 16 drehbar. Im gemeinsamen Drehpunkt 17 ist eine Pleuelstange 18 angekuppelt, die die

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Verbindung zwischen Arbeitskolben 19 und Kniegelenk über den Drehpunkt 20 herstellt. Der Kolben wird mit Hilfe des Einschaltschiebers 21 mit Druckluft beaufschlagt, wenn dieser so weit vorgezogen wird, daß die Bohrung 22 . in die Rohrleitung 23 kommt und die Verbindung zwischen der Zuleitung 23 und dem Speicher 24 herstellt. In der gezeichneten Stellung ist der Speicher mit der Außenluft in Verbindung, Der Speicher 24 ist mittels der Rohrleitung 25 mit dem Arbeitszylinder 26 verbunden. An der Schaltschwinge 8 ist eine Verbindungslasche 27 angelenkt, die in einer Federaufhängung 28 endet. In diese Federaufhängung ist das eine Ende der Ausschaltfeder 29 eingehängt, während das andere Ende der Feder an einer Federauf hängung 30 angebracht ist, die in einem festen Punkt, z. B. einem Haken im Schaltergehause, sitzen mag. Die Federaufhängung 28 ist an einem Kurbelarm 31 gelagert, der an der Hilfswelle 32 sitzt. An dieser Hilf swelle ist gleichzeitig der Abrutschhebel 33 befestigt, der auf dem Ausschaltschieber 34 aufliegt.

Die Arbeitsweise ist folgendermaßen: In der Zeichnung ist der Schalter eingeschaltet und die Ausschaltfeder 29 gespannt. Wird der Ausschaltschieber 37 gezogen, so gleitet der Abrutschhebel 33 ab, und über die Hilfswelle32 wird die Ausschaltfeder 29 freigegeben, so daß sie die Federaufhängung 28 nach oben zieht. Da sie über die Lasche 27 mit der Schaltschwinge 8 verbunden ist, wird diese nach oben bewegt und der Schaltstift 1 aus dem Kontakt 2 herausgezogen. Gleichzeitig schwenkt der Schalthebel 10 um den gleichen Winkel und der Stift 34 legt sich an die Klinke 13 an.

Soll der Schalter eingeschaltet werden, so wird der Schieber 21 gezogen, und die Luft der Leitung 23 kann über die Bohrung 22 in den Speicher 24 einströmen. Der Kolben 19 wird mit Druckluft beaufschlagt und bringt das Kniegelenk 14-15 in die Strecklage. Dabei nimmt die Klinke 13 den Schalthebel 10 mit, der über die Schaltschwinge 8 den Schalter einschaltet. Durch die Kraft-Weg-Charakteristik der zweckmäßig ausgelegten Kniegelenkanordnung ergibt es sich, daß zu Beginn der Bewegung die zum Spannen der Feder 29 und der Bewegung des Schaltstückes 1 erforderliche Kraft sehr hoch ist und über den Weg stetig abnimmt, bis in der Strecklage der Laschen 14 und 15 die Kraft auf Null absinkt. Der Kolben 19 kommt erst in Bewegung, wenn der höchstnotwendige Antriebsdruck erreicht ist. Der Speicher 24 fördert so viel Luft nach, daß der Druck im Zylinder 26 bzw. unter dem Kolben 19 nahezu konstant bleibt, auch wenn eine weitere Luftzufuhr über das Ventil 21 ausbleibt. Gleichzeitig mit der Einschaltbewegung wird über die Schaltschwinge 8 und die Zwischenlasche 27 die Federaufhängung 28 nach unten bewegt und der Abrutschhebel 33 unter die Ausschaltklinke 37 geschwenkt. Geht nun der Kolben 19 noch weiter nach oben, so bricht das Kniegelenk nach der anderen Seite durch, und der Klinkenhebel 11 geht wieder etwas zurück. Dadurch löst sich die Klinke 13 von dem Stift und die Feder 35, die sich entsprechend verlagert hat, hebt die Klinke 13 an.

Dieser Zustand ist in der Fig. 2 gezeigt. Wird nun in dieser Stellung des Antriebes ein Ausschaltimpuls gegeben, so kann der Stift 34 unter der Klinke 13 weggleiten. Sollte jedoch der Ausschaltimpuls schon vor Erreichen der Endstellung beim Einschalten gegeben sein, so kann sich die Klinke 13 nicht von dem Stift 34 lösen, da sich der Abrutschhebel 33 nicht auf den Ausschaltschieber 37 aufgesetzt hat und demzufolge der Schalthebel 10 der Klinke 13 nachfolgt. In diesem Fall drückt der Stift 36 die Klinke 13 beim weiteren Durchknicken des Kniegelenkes zwangläufig nach oben und klinkt sie aus. Zu erwähnen ist noch, daß der Kolben 19 nach jedem Einschaltvorgang zweckmäßig durch eine Feder, die hier nicht dargestellt ist, in die Ausschaltlage zurückgeführt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckmittelbetätigter elektrischer Schalter mit Federkraftspeicherausschaltung, insbesondere Hochspannungsleistungsschalter, mit einem Druckmittelspeicher von verhältnismäßig kleinem Volumen zwischen dem Betätigungsventil und dem Druckmittelzylinder, gekennzeichnet durch die Verwendung eines vom Druckmittelantrieb zu betätigenden Schaltmechanismus, mit dem ein derartiger Verlauf der Kraftkennlinie des Druckmittelantriebes erreicht wird, daß die dem Antrieb entgegenwirkende Schaltkraft bei Beginn der Schaltbewegung am größten ist und mit wachsendem Schaltweg entsprechend dem kleiner werdenden Arbeitsvermögen des Druckmittelspeichers möglichst geradlinig nahezu bis auf Null zurückgeht.

2. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein aus zwei gelenkig verbundenen Laschen (14, 15) gebildetes Kniegelenk, an dessen Gelenkpunkt (17) der Antriebskolben (19) eingreift, wobei die eine Lasche (15) mit einem Festpunkt (16) und die andere Lasche (14) mit einem lose auf der Schalterantriebswelle (9) sitzenden Hebel (11) gelenkig verbunden ist und im Gelenkpunkt (12) der letztgenannten beiden Glieder (11,14) eine unter der Wirkung einer Feder (35) stehende Klinke (13) gelagert ist, die mit einem an einem fest auf der Schalterantriebswelle (9) angeordneten Antriebshebel (10) zusammenwirkt, vorzugsweise mit einem daran angebrachten Kupplungsstift (34).

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugfeder (35) mit einem Ende an der Klinke (13) und mit dem anderen Ende an einem Stift (36) an dem ihr benachbarten Kniegelenkhebel (14) befestigt ist.

4. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß sich das Kniegelenk (14, 15) beim Einschaltvorgang über die Totpunktlage hinausbewegt, so daß die Klinke (13) oder ein entsprechendes Kupplungsglied entlastet und leicht herausgeschwenkt werden kann.

5. Schalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß die Klinke (13) durch die sich beim Durchdrücken des Kniegelenkes (14, 15) verlagernde Feder (35) vom Kupplungsstift (36) weggeschwenkt wird, so daß bei einem in dieser Stellung der Antriebsglieder gegebenen Ausschaltimpuls der Antriebshebel (10) freigegeben ist und der Schalter durch den Ausschaltkraftspeicher (29) ausgeschaltet werden kann.

6. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß bei einem vor Erreichen der Einschaltendstellung gegebenen Ausschaltimpuls, z. B. bei einer Kurzschlußauslösung, beim Durchknicken des Kniegelenkes (14,15) über die Totpunktlage die Kupplung zwischen Klinke (13) und

Schalthebel (10), die sich mangels Verklinkung der Einschaltlage infolge der einsetzenden Ausschaltbewegung nicht von selbst auslöst, zwangläufig aufgegeben wird.

7. Schalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß der zur Befestigung der Feder (35) dienende Stift (36) die

Klinke (13) zwangläufig vom Kupplungsstift (34) abhebt.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 578 349, 2 422 562; französische Patentschrift Nr. 990 662; deutsche Patentschrift Nr. 670 484.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen