DE1027282B - Blasventil fuer Druckgasschalter - Google Patents

Description

Um das Öffnen von Ventilen zu erleichtern, ist es bereits bei handbetätigten Ventilen bekanntgeworden, Hilfsvorrichtungen zusätzlich zur Handbetätigung vorzusehen, die das Abheben des Ventils von seinem Sitz einleiten sollen. Solche Ventile haben sich aber als ungeeignet für einen Betrieb mit häufigen Schaltwechseln und mit großer Schaltfolge erwiesen. Für solche Betriebsbedingungen wurden daher sogenannte Schnellschaltventile vorgeschlagen, die nicht von Hand, sondern automatisch mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigt werden. Die Betätigungsvorrichtung ist dabei so dimensioniert, daß sie den größten auftretenden Beanspruchungen, ohne Schaden zu nehmen, widersteht. Die größten Beanspruchungen treten beim Abheben des Ventils vom Sitz auf und wirken infolge der kurzen Schaltzeiten als Stoßbeanspruchung auf die Betätigungsvorrichtung. Bei den bekannten Schnellschaltventilen sind daher die Betätigungseinrichtungen sehr stark dimensioniert und beanspruchen deswegen einen unerwünscht großen Einbauraum.

Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf Blasventile für Druckgasschalter mit einer Betätigungsvorrichtung für das Ventil.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden. Die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme werden besonders deutlich bei den Schnellschaltventilen für elektrische Trennschalter.

Bei durch ein Druckmittel betätigten elektrischen Trennschaltern od. dgl. wird gewöhnlich eine Druckmittelquelle mit einem Druckmittelmotor verbunden, um die einen Lichtbogen bildenden Kontakte bzw. Kurzschlußkontakte zu trennen und ein Blasventil zu öffnen, derart, daß ein Druckmittel in Richtung auf die Kontakte geblasen wird, um den Lichtbogen zu löschen. Bei bekannten Druckgasschaltern war eine durch einen Druckmittelmotor angetriebene Welle vorgesehen, die das Drehmoment für die Trennung der Kontakte sowie die Kraft zum Aufstoßen bzw. Aufreißen des Blasventils abzugeben hatte. Dieses Aufreißen des Blasventils übt eine hohe kurzzeitige Belastung auf die Betätigungswelle und den Druckmittelmotor aus und macht eine Einrichtung erforderlich, die kräftig genug ist, um den Beanspruchungen der kurzzeitigen hohen Belastung zu widerstehen. Gewöhnlich sind die Welle und der Motor, wenn sie zur Trennung der Kurzschlußkontakte und zum Aufreißen des Blasventils eingerichtet sind, zu umfangreich und platzraubend, um sich der stromlinienförmigen Konstruktion der modernen Trennschalter einzufügen.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Abmessungen eines derartigen Trennschalters unter Beibehaltung oder Steigerung seiner Trenneigenschaften herabzusetzen, und besteht im wesentlichen darin, daß ein Druckmittelantrieb mit verhältnismäßig kurzem Blasventil für Druckgasschalter

Anmelder:

Allis-Chalmers Manufacturing Company, Milwaukee, Wis. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,
ίο Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. März 1952

Leonard J. Linde, Needham, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Hub zunächst den Ventilkörper vom Ventilsitz abhebt und ein druckmittelgesteuerter, mechanischer Antrieb mit verhältnismäßig langem Hub die Trennung des Ventilkörpers vom Sitz wesentlich vergrößert.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Trennschalter mit einem Blasventil nach der Erfindung in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 das Blasventil des Trennschalters nach Fig. 1 in einem größeren Maßstab und

Fig. 3 eine Stirnansicht des Blasventils, von der linken Seite in Fig. 2 gesehen.

Der in Fig. 1 wiedergegebene Trennschalter umfaßt als Bauteil einen Behälter 6, der eine Druckmittelquelle darstellt, wobei im vorliegenden Fall Druckluft angenommen wird, die von einem geeigneten Kompressor (nicht dargestellt) geliefert wird. Obgleich im allgemeinen Trennschalter der vorliegenden Art mit einer Mehrzahl von gleichartigen Polanordnungen versehen sind, nämlich einer für jede Phase eines mehrphasigen Stromkreises, ist in der Zeichnung nur eine solche Polanordnung dargestellt, und der Trennschalter wird nachstehend im einzelnen so beschrieben, als handelte es sich um eine einpolige Ausführung.

Der Trennschalter besitzt einen festen Kontakt 7 und einen zugeordneten beweglichen Kontakt 8, die beide durch die Anschlüsse 9 und 10 in einem elektrischen Stromkreis liegen. Die Kontakte befinden sich bei Berührung in einer Kammer 11, die mit einem

Schacht 12 in einer Flucht liegt. An die Kammer 11 schließt sich in der Achsrichtung ein hohler Isolator 13 an, der eine Verbindung zwischen dem Behälter 6 und der Kammer 11 über ein geeignetes Blasventil 14 herstellt, so daß ein Blass.trom eines der Löschung des Lichtbogens dienenden Druckmittels zwischen die Kontakte 7 und 8 durch die Kammer 11 hindurchgeblasen werden kann.

Da das Blasventil 14 eine verhältnismäßig hohe

erwähnten zweiten Antrieb, der eine kleine Kraftleistung und einen langen Hub besitzt und auf die Kolbenstange 21 einwirkt derart, daß sie das Blasventil, nachdem es aufgerissen bzw. aufgestoßen worden ist, in seine völlig geöffnete Stellung bewegt und in dieser Stellung festhält, selbst wenn Luft von der Hochdruckseite des Kolbens 20 abgelassen wird. Die Feder 62 kann die Weiterbewegung des Blasventils 14 in seine völlig geöffnete Stellung beginnen, nachdem das

Kraft für die erste Auslösung seiner Bewegung und io Ventil 14 aufgerissen worden ist, jedoch bevor der

eine verhältnismäßig kleine Kraft für die Beendigung seiner Bewegung erfordert, wird das Ventil anfangs durch einen Druckmittelantrieb 15 von hoher Leistung und kurzem Hub betätigt. Das Ventil 14 dient der

Druckmittelantrieb 15 seinen Arbeitshub vollendet hat. Der Druckmittelantrieb 15 bewirkt das erste öffnen des Ventils 14 derart, daß der Ventilkörper 104 um ein verhältnismäßig kurzes Stück von seinem Sitz ab

Steuerung einer Eintrittsöffnung 18 für den Blas- 15 gehoben wird, und die Feder 62 samt ihrem Hebelstrom. Der gleichachsig zum Ventil 14 angeordnete system übernimmt die weitere Betätigung des Ventils

14, wobei der Ventilkörper 104 um einen verhältnismäßig langen Weg von seinem Sitz wegbewegt wird.

Das Schließen der Kontakte wird durch Erregen

Druckmittelantrieb 15 umfaßt einen Zylinder 19, einen
Aufreißkolben 20, eine Kolbenstange 21, eine Feder 22
und eine Einlaßöffnung 24. Der Kolben 20 sitzt gleitend auf der Kolbenstange, kann sich jedoch gegen 20 eines elektromagnetischen Ventils 63 eingeleitet, das einen Absatz derselben legen. im wesentlichen mit dem Ventil 25 übereinstimmt.

Ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 25 öffnet Das Ventil 63 verbindet den Behälter 6 mit dem einen sich selbsttätig, wenn ein falscher Strom in dem über- Ende eines Druckmittelmotors 64. Der Motor 64 bewachten Leistungskreis auftritt. Das Ventil 25 regelt wirkt mittels eines Gestänges 59 die Drehung der den Strom des Druckmittels aus dem Behälter 6 der- 25 Welle 31 in der Schließrichtung der Kontakte 7 und 8. art, daß das Druckmittel _durch eine Leitung 27, Ven- Der Motor 64 umfaßt einen Zylinder 65, einen Kolben til 25, Leitung 28, Dreiwegventil 29, Einlaßöffnung 24 66, ein Auslaßventil 67, einen A^entilsitz 68, eine Feder des Zylinders 19 auf den Kolben 20 des Druckmittel- 69, Ventilöffnungen 70 und eine Einlaßöffnung 71. Das antriebs 15 zur Einwirkung gebracht wird. andere Ende des geschlossenen Motors 64 ist durch

Das Ventil 29 ist durch Gestänge 30 mit einem 30 eine Auslaßöffnung 72 mit einem Ventil 75 verbunden, Hebel 51 verbunden, der auf einer schwenkbaren das einen Ventilkörper 76 mit Schaft 77 und eine Fe-Welle 31 angebracht ist, Ein Gestänge 32 verbindet der 78 aufweist, die den Ventilkörper 77 in die Schließdie Welle 31 mit dem beweglichen sichelförmigen richtung des Ventils drückt. Bei geschlossenem Trenn-Kontakt 8. Wenn der Kontakt 8 sich in der Schließ- schalter nimmt der Kolben 66 des Motors 64 seine lage befindet, nimmt das Ventil 29 eine solche Winkel- 35 tiefste Stellung ein, in welcher der Ventilschaft 77 das stellung ein, daß Druckluft durch die öffnung 24 in Ventil 75 offen hält. Infolgedessen kann Luft durch

die Leitung 43 in den Zylinder 65 des Druckmittelmotors 64 einströmen. Wenn der Kolben des Motors 64 sich in der Öffnungsrichtung der Kontakte bewegt, 40 wird der Ventilkörper 76 durch die Feder 78 in der Schließrichtung bewegt und in dem Augenblick völlig geschlossen, in dem der Kolben 66 sich von dem Ventilschaft 77 löst. Das durch das \^rentil 76 eingelassene Druckmittel wird durch ein Ventil 73 langsam abgeden Punkt 40 gegen den Uhrzeigersinn dreht und so 45 lassen.

eine Kolbenstange 41 mit dem Kolben 42 des Schieber- Die elektromagnetischen Ventile 25 und 63 stimmen

ventils 37 von links nach rechts bewegt. Infolgedessen im wesentlichen überein, so daß nur eines derselben kann Druckmittel aus der Leitung 35 durch das Ven- beschrieben zu werden braucht. Das Ventil 25 weist til 37 in einer Leitung 43 und durch eine Leitung 44 ein Gußteil in Form eines Zylinders 80 auf, das mit und eine Einlaßöffnung 36 in einen druckmittelge- 50 Einlaßöffnungen 81 und 82 und einer Auslaßöffnung steuerten mechanischen Antrieb 45 gelangen. 83 für das Druckmittel versehen ist. Die Öffnung 81

Der druckmittelgesteuerte mechanische Antrieb 45 ist mit der Leitung 27 und die öffnung 82 mit der umfaßt einen Zylinder 47, einen Kolben 48, dessen mit Leitung 28 verbunden. Der Zylinder 80 ist mit einem ihm bewegliche Kolbenstange 49 durch eine Verbin- Differentialkolben oder Ventilkörper 84 versehen, der dungsstange 50 und eine Kurbel 51 mit der Welle 31 55 eine kleine Öffnung aufweist und unter der Wirkung verbunden ist. Der druckmittelgesteuerte mechanische einer Feder 85 die öffnung 82 schließt. Der Zylinder Antrieb 45 ist mit einem Auslaßventil 52 versehen, 80 ist ferner mit einem Steuerventil 86 versehen, das welches den Druck über dem Kolben 48 am Ende oder beim öffnen die Betätigung des Ventilkörpers 84 einvor dem Ende seines Aufwärtshubes aufhebt. Das Ven- leitet. Eine Feder 87 drückt das Ventil 86 in die til 52 wird durch eine Feder 54 gegen seinen Sitz 53 60 Schließstellung, während das Ventil 86 im Öffnungsgedrückt. Das Ventil 52 ist mit Öffnungen 55 ver- sinne durch Erregen einer Spule 88 bewegt wird, die

den Zylinder 19 eintreten kann. Beim öffnen des Ventils 25 wird außerdem Druckluft aus dem Behälter 6 in eine Leitung 35 eintreten, die mit einem Schieberventil 37 verbunden ist.

Der Kolben 20 des Druckmittelantriebs 15 ist mit einem Stößel 38 versehen, der einen Hebel 39 betätigt, der bei 40 drehbar ist. Die Aufreißbewegung des Kolbens 20 bewirkt, daß der Stößel 38 den Hebel 39 um

sehen, die durch eine Platte 56 überwacht werden, welche durch eine Feder 57 in die Schließlage gedrückt wird. Der untere Teil des Zylinders 47 wird durch ein Ventil 46 entlüftet.

Die Welle 31 ist mit einem Nocken oder einer Sperre 60 versehen, die bei der Drehung der Welle 31 im Öffnungssinne der Kontakte einen Hebel 61 freigibt, der seinerseits eine zusammengedrückte Feder 62

ihrerseits auf ungewöhnliche Bedingungen in dem
Leistungskreis anspricht, der durch den Trennschalter
überwacht wird.

Fig. 2 und 3 veranschaulichen im einzelnen die Bestandteile des Blasventils. Das Ventil wird durch einen
geeigneten Energiespeicher etwa eine in einem Gehäuse 91 angeordnete Feder 62 völlig geöffnet. Der
Hebel 61 besteht aus zwei parallelen Platten, die bei

freigibt. Die Feder 62 liefert die Triebkraft für den 70 92 drehbar sind, und das eine Ende der Feder 62 greift

an einem Zwischenpunkt des Hebels 61 an. Das andere Ende der Feder 62 ist bei 93 abgestützt. Das untere Ende des Hebels 61 ist an zwei Laschen 94 mittels Stifte 95 befestigt, die in Löcher der Laschen eingetrieben sind. Die Laschen 94 weisen weitere Löcher auf, in die ein Stift 97 durch einen Stellring 98, der gleitend auf der Kolbenstange 21 sitzt, und durch ein Langloch 96 in der Kolbenstange 21 eingesetzt ist. Hierdurch wird ein toter Gang in der Verbindung zwischen dem Hebel 61 und der Kolbenstange 21 erzeugt. Ein zweiter Stellring 99 ist bei 100 mit der Kolbenstange 21 verstiftet, und zwischen den Stellringen 98 und 99 ist eine Schraubenfeder 101 angeordnet, so daß ein biegsames Glied in der Gliederkette gebildet wird, welche die Betätigungseinrichtung des Blasventils 14 darstellt.

Der Hebel 61 ist mit einer Rolle 102 versehen, die mit einem Xocken 60 zusammenwirkt. Das Ventil 14 bleibt so lange geschlossen, wie die Rolle 102 und der Hebel 61 durch den Nocken 60 in ihrer Stellung gehalten werden; wenn die Rolle 102 durch Drehung des Nockens 60 freikommt, so daß sie in eine Nut 103 des Nockens 60 einfällt, kann sich der Hebel 61 um seinen Drehpunkt 92 frei im Uhrzeigersinn unter der Wirkung der Feder 62 bewegen, welch letztere das Ventil 14 im öffnuugssinne beeinflußt. Die Feder 62 ist nicht kräftig genug, um das Ventil aufzureißen, aber sie kann es offen halten, nachdem es durch den Kolben 20 des Druckmittelantriebs 15 einmal aufgerissen worden ist.

Beim Auftreten eines Fehlers in dem elektrischen Leistungskreis wird die elektromagnetische Spule 88 des Ventils 25 erregt und dadurch das Steuerventil 86 nach links bewegt, so daß die Luft hinter dem Ventilkörper 84 ausgestoßen wird. Der auf die linke Seite des Ventilkörpers 84 wirkende Druck überwindet die Federn 85 und 87, und der Ventilkörper 84 wird nach rechts bewegt, so daß die Öffnung 82 geöffnet wird. Druckluft aus dem Behälter 6 gelangt durch die Öffnung 82, Leitung 28, Dreiwegventil 29, Einlaßöffnung 24 in den Motor 15. Unter der Wirkung des durch die öffnung 24 eintretenden Druckmittels führt der Kolben 20 einen Hammerschlag auf den Absatz der Welle 21 aus, und die Welle bewegt sich nach links, so daß das Ventil 14 aufgerissen wird, während der Hebel 61 stehenbleibt.

Der Kolben 20 verursacht ferner mittels des Stößels 38 eine Schwenkung des Hebels 39 um den Punkt 40, so daß das Schieberventil 37 sich von links nach rechts bewegt. Druckluft gelangt durch Leitung 35, Ventil 37, Leitung 43 und Leitung 44 zum Druckmittelmotor 45. Außerdem tritt Druckluft durch die Öffnungen 55 und bewegt die Platte 56 gegen die Wirkung der Feder 57 abwärts. Das Druckmittel über dem Kolben 48 drückt diesen nach unten, so daß durch die Kolbenstange 49 die Welle 31 im Uhrzeigersinn gedreht wird und dadurch die Kontakte 7 und 8 getrennt werden. Ferner gelangt Luft zeitweise durch Leitung 43 und Ventil 75 in den unteren Teil des Zylinders 65, so daß der Motor 64 einen Impuls ausübt, der die Wirkung des Motors 45 unterstützt. Infolge der Bewegung der Welle 31 und des auf dieser sitzenden Nockens 60 fällt der Hebel 61 in den Einschnitt 103 des Nockens 60, so daß die Feder 62 freigegeben wird und den Hebel 61 im Uhrzeigersinn dreht. Durch diese Drehung werden die Glieder 94 nach links bewegt, wodurch die Welle und der Ventilkörper 104 des Blasventils vom Kolben 20 geltest werden, bevor der Kolben seinen kurzen Hub vollendet hat. Der Ventilkörper 104 bewegt sich in seine völlig geöffnete Stellung, während der Kolben 20 seinen HuI) vollendet und darauf stehenbleibt. Die Feder 62 hält das Blasventil 14 offen, selbst beim Ablassen der Luft von der rechten Seite des Kolbens 20. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, hat der Nocken 60 in radialer Richtung eine äußere und eine innere Fläche. Solange die Rolle 102 an der äußeren Fläche anliegt, ist der Hebel 61 gesperrt, und die Feder 62 kann nicht auf die Kolbenstange 21 des Blasventils 14 einwirken. Wenn die äußere Fläche des Nockens 60 die Rolle 102 freigibt, wie es bei der Trennung der Kontakte der Fall ist, fällt die Rolle 102 in den Einschnitt 103 gegen die innere Fläche, so daß die Feder 62 sich ausdehnen und das Blasventil öffnen und offen halten kann.

Gegen das Ende des Öffnungshubes des Trennschalters wird das Dreiwegventil 29 ungefähr um 90° im Uhrzeigersinn gedreht und läßt hierbei die Luft von der rechten Seite des Kolbens 20 des Druckmittelantriebs 15 zur Außenluft ab. Gegen das Ende des Öffnungshubes wird dieRolle 102 von der inneren Fläche des Nockens 60 im Einschnitt 103 auf die äußere Fläche gehoben, was zur Folge hat, daß das Blasventil 14 sich wieder schließt.

Die Kontakte des Trennschalters werden durch Erregen der Elektromagnetspule 105 des Ventils 63 geschlossen. Dieses Ventil arbeitet in derselben Weise wie das Ventil 25, um Druckmittel aus dem Behälter 6 in den Motor 64 gelangen zu lassen. Bei Betätigung des Motors 64 werden die Kontakte 7 und 8 geschlossen. Während des Schließhubes des Trennschalters kommen die äußere Fläche des Nockens 60 und die Rolle 102 außer Eingriff, jedoch kann die Rolle nicht in den Einschnitt einfallen und das Ventil 14 öffnen, weil die Feder 62 nicht stark genug ist, um das Blasventil 14 gegen den auf den Ventilkörper 104 wirkenden Behälterdruck zu öffnen.

Durch die Erfindung ist ein neues und verbessertes Blasventil geschaffen, bei dem die Strömung eines Druckmittels aus einer Druckmittelquelle in Richtung auf ein Paar Lichtbogenkontakte regelt. Ein erster Druckmittelantrieb mit Zylinder und Kolben ist vorgesehen, um das Blasventil aufzureißen, und ein zweiter druckmittelgesteuerter mechanischer Antrieb ist so angeordnet, daß er anschließend an das Blasventil tätig wird und die Trennung der Kontakte vornimmt. Eine Ventilanordnung für die Regelung der Dauer, während welcher Druckmittel dem zweiten Antrieb zugeführt wird, ist mit dem Kolben des ersten Antriebs verbunden, so daß das Ventil betätigt wird, wenn der Kolben des ersten Antriebs eine bestimmte Bewegung ausgeführt hat. Eine federnde Vorrichtung, die durch Betätigung des zweiten Antriebs in der Öffnungsrichtung der Kontakte überwacht wird, dient dazu, das Blasventil in seine völlig geöffnete Stellung zu bringen. Demnach ist ein Antrieb für das Aufreißen des Blasventils und ein zweiter Antrieb für die Trennung der Kontakte und die Weiterbewegung des Blasventils in seine völlig geöffnete Stellung vorhanden.

Obgleich nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, können hieran selbstverständlich zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, die im Rahmen des fachmännischen Könnens liegen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Blasventil für Druckgasschalter mit einer Betätigungs\Orrichtung für das Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckmittelantrieb von

hoher Kraftleistung mit verhältnismäßig kurzem Hub zunächst den Ventilkörper vom Ventilsitz anhebt und ein druckmittelgesteuerter mechanischer Antrieb von geringer Kraftleistung mit verhältnismäßig langem Hub die Trennung des Ventilkörpers vom Sitz wesentlich vergrößert.

2. Blasventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem langhubigen Antrieb ein Hebelsystem vereinigt ist, welches die weitergehende Trennung des Ventilkörpers vom Sitz bewirkt.

3. Blasventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem zwischen dem langhubigen Antrieb und dem beweglichen Ventilkörper angeordnet ist.

4. Blasventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kurzhubige Antrieb einen Zylinder und einen Kolben umfaßt, die gleichachsig mit dem beweglichen Ventilkörper angeordnet sind.

5. Blasventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der langhubige Antrieb in bezug auf den kurzhubigen Antrieb derart angeordnet ist, daß der Ventilkörper von dem kurz-

hubigen Antrieb gelöst wird, bevor dieser seinen kurzen Hub vollendet hat.

6. Blasventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der langhubige Antrieb einen Zylinder und einen Kolben umfaßt, die die Kontakte des Schalters zu öffnen gestatten.

7. Blasventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine federnde Vorrichtung den Ventilkörper in die völlig geöffnete Stellung zu bewegen vermag, nachdem der kurzhubige Antrieb das Ventil aufgestoßen hat, und eine mit dem langhubigen Antrieb vereinigte Sperrvorrichtung die federnde Vorrichtung nach einer bestimmten Bewegung des langhubigen Antriebs betätigt.

8. Blasventil nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der langhubige Antrieb im Anschluß an das öffnen des Blasventils tätig wird, um die Kontakte des Schalters zu öffnen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 477 799, 501 351,
611062, 692 428, 715 978;

USA.-Patentschriften Nr. 2 541 968, 2 574 428.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 958/306 3.