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Leistungsschalter in Kesselbauform Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter
in Kesselbauform mit Druckgas, insbesondere SF., als Lösch- und Isoliermittel im
geschlossenen Kreislauf derart, daß der Schalter in einen Hoch- und einen Niederdruckraum
unterteilt ist, wobei sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten Druckgas vom Hochdruckrauen
über die Schaltstelle durch das bewegliche, als Düsenrohr ausgebildete Schaltstück
in den Niederdruckraum strömt, und das Düsenrohr einen Antriebskolben besitzt.
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Es sind Druekluftschalter bekanntgeworden, bei denen :das bewegliche
Schaltstück als Düsenrohr ausgebildet ist, das in der Einschaltstellung den Abschluß
des Lö@schluftbehälters gegen den in die freie Atnnosphäre führenden Auspuffkanal
bewirkt. Hierbei wird jedoch der Abschluß des Löchluftbehälters in der Ausschaltstellung
durch ein besonderes, vom Düsenrohr getrenntes Sperrventil vorgenommen. Außerdem
wird hierbei zum Einschalten ein Federspeicher benötigt, der beim Ausschalten gespannt
wird. Eine weitere bekannte Ausführung benutzt das Düsenrohr in der Ausschaltstellung
für den Ab:schluß des Löschluftbehälters, während in der Einschaltstellung dafür
ein getrenntes Ventil sorgt. Auch hierbei wird zum Einschalten ein Federspeicher
benötigt. Einem solchen Federspeicher haftet jedoch immer eine .gewisse Unsicherheit
an, welche besonders dort ins Gewicht fällt, wo die Schaltstücke als Druckkontakte
ausgebildet sind und der Federspeicher in der Einschaltstellung :den erforderlichen
Kontaktdruck sicherzustellen hat. Außerdem bedeuten die getrennten Ventile für den
Abschluß des Löschluftbehälters in der Ein- ;bzw. Ausschaltstellung eine Verteuerung
des Schalters.
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Ferner ist ein Druckgasschalter mit geschlossenem Gaskreislauf bekanntgeworden,
bei dem das bewegliche Schaltstück einen Antriebskolben besitzt, welcher zum Ausschalte.
vom Hochdruckgas beaufschlagt wird, während das Einschalten hier ebenfalls durch
eine Einschaltfeder erfolgt, wobei eine an dem Kolben :angreifende Verklinkung gelöst
wird. Verklinkungen dieser Art neigen jedoch infolge unvermeidlicher Abnutzung leicht
zu Störungen. Bei einem weiteren bekannten Schalter dieser Art ist die Einschaltfeder
durch einen Magnetantrieb ersetzt. Hierbei ist es jedoch nachteilig, daß zur Speisung
:der Magnetspule eine starke und damit teure Hilfsstromquelle gebraucht wird.
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Schließlich ist ein Leistungsschalter bekanntgeworden, bei-dem SFs
:als Lösch- und Isoliermittel in geschlossenem Kreislauf benutzt wird, wobei jedoch
für den Antrieb der Schaltstücke ein druckluftbetätigter Mechanismus mit Einschaltfeder
vorhanden ist. Bei dieser Ausführung ist es nachteilig, daß für den Schaltstückantrieb
ein gesondertes Druckluftsystem benötigt wird, da hierfür eigene Versorgungs- lind
Überwachungseinrichtungen aufgewendet werden müssen. Außerdem findet nur eine geringe
Beblasung der Schaltstrecke während des Einschaltvorganges statt, wodurch die unerwünschte
Vorzündung des Lichtbogens begünstigt wird.
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Zur Vermeidung der den bekannten Ausführungen anhaftenden Mängel wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Düsenrohr in beiden Schaltrichtungen vom
Hochdruckgas angetrieben wird, indem sein Antriebskolben :als Differentialkolben
ausgebildet ist, dessen kleinere Kolbenfläche zum Ausschalten und dessen größere
Kolbenfläche zum Einschalten jeweils mit Hochdruckgas beaufschlagt wird, wobei das
Düsenrohr sowohl in der Ein- als :auch in der Ausschaltstellung den Abschluß zwischen
Hoch- und Niederdruckraum herstellt und das Innere des Düsenrohres in der Einschaltstellung
mit dem Niederdruckraum in Verbindung steht.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Schalters,
teilweise im Schnitt, dar.
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Mit 1 ist der den aktiven Schalterteil umgebende Kessel bezeichnet,
der aus zwei, mit Flanschen versehenen Teilen 1 a und 1 b besteht. Zwischen ihnen
befindet sich der konisch geformte Tragisolator 2, in
dessen Führungsplatte
3 das Düsenrohr 4 beweglich angeordnet ist. Das Düsenrohr 4 trägt an seinem oberen
Ende das austauschbare Abbrennstück 5, in dessen Stirnseite die Abschlußdichtung
6 eingebettet ist. Die Dichtung 6 wirkt mit dem Dichtungssitz 7 zusammen und bildet
in der gezeichneten Stellung den Abschluß zwischen dem Hochdruckraum 8 und dem Niederdruckraum
9. Das Düsenrohr 4 steht über das Abbrennstück 5 als Druckkontakt an der Stelle
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mit dem nicht angetriebenen Schaltstück 11 in Eingriff, das seinerseits
unter der Wirkung der Feder 12 einen kleinen Weg zurücklegen kann, der durch den
Spielraum 14 zwischen dem Anschlagring 13 des Schaltstückes 11 und dem Bund des
feststehenden Anschlußbolzens 15 bestimmt ist. Die Befestigung der Teile 7 und 15
im Schalterkessel ist nicht näher dargestellt. Im Inneren des Düsenrohres 4 befindet
sich eine Lichtbogenelektrode 16, die durch Rippen getragen wird. Am unteren Ende
ist das Düsenrohr 4
mit einem Deckelkolben 17 abgeschlossen, der eine Gleitdichtung
18 trägt und im Gehäuse 19 geführt ist. Außerdem ist ein Führungszylinder
20 vorgesehen, der einen Ventilsitz 20 a besitzt und die Gleitdichtungen
21 enthält. Das Düsenrohr besitzt weiterhin ringsum verteilt mehrere Ausströmöffnungen
22 und die Abschlußdichtung 23 sowie zwei Dämpfungsflansche 24 a, 24 b. Als Einschaltdämpfung
ist der Raum 25 und als Ausschaltdämpfung der Raum 26 vorgesehen, wobei beide über
die Bohrung 27 mit dem Hochdruckraum 8 in Verbindung stehen. 28 ist ein Gleit kontakt
für den Stromübergang zwischen dem Abbrennstiick 5 und der Führungsplatte 3. Das
Gehäuse 19 besitzt einen Anschlußstutzen 29 für das Hochdruckgas, das in bekannter
Weise über eine nicht näher dargestellte Leitung und .ein Steuerventil »Ein« mit
dem Hochdruckraum in Verbindung steht. An der unteren Stirnseite des Gehäuses 19
befindet sich das Steuerventil 30, das eine Rückstellerfeder 31 trägt und auf dessen
Federteller 32 in bekannter Weise ein nicht näher dargestellter mechanischer Antrieb
einwirkt. Mit 33 ist die Ausströmöffnung bezeichnet. Der Schaltkesseiteil 1 b besitzt
an seiner linken Seite ein druckfestes Sichtfenster 34.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Zum Ausschalten
wird das Steuerventil 30 durch seinen nicht gezeichneten Antrieb z. B. impulsartig
nach oben bewegt. Dadurch entleert sich das Innere des unter Hochdruck stehenden
Gehäuses 19 über die Ausströmöffnung 33 in den Niederdruckraum 9. Unter Einwirkung
der Feder 12 und des ; Hochdruckes auf die ringförmige Wirkfläche des Abbrennstückes
5 bewegt sich dass Düsenrohr 4 nach unten, wobei sich die Dichtung 6 von ihrem Sitz
7 abhebt, nachdem das Schaltstück 11 den kurzen, durch den Zwischenraum 14 vorgegebenen
Weg zurückgelegt hat. Das Hochdruckgas strömt dabei aus dem Raum 8 durch das Innere
des Düsenrohres 4 und die Öffnungen 22 in den Niederdruckraum 9 und bewirkt in der
Schaltstrecke zwischen den Kontakten 10 und 5 die Beblasung und Löschung des Schaltlichtbogens.
Die Bewegung des Düsenrohres 4 wird im Gebiet der günstigen Löschstellung dadurch
verzögert, daß der Flansch 24 b des Düsenrohres 4 in dem Raum 26 eine Kompressionsdämpfung
erzeugt. Die Ausschaltstellung des Düsenrohres 4 ist erreicht, sobald die Dichtung
23 auf dem Sitz 20a des Gehäuses 20 aufschlägt und den Abschluß zwischen
den Räumen 8 und 9 herstellt. Während sich erfindungsgemäß die obere Dichtung 6
des Düsenrohres im Frischgasstrom befindet, liegt die untere Abschlußdichtung 23
geschützt im toten Winkel des durch die Öffnungen 22 quer hindurchtretenden Schaltgasstromes.
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In der Ausschaltstellung ist der Zustand der Kontaktstücke 11 und
5 in an sich bekannter Weise durch das im Schalterkessel druckfeste eingebaute Sichtfenster
34 gut zu beobachten, ohne daß dabei der Schalter demontiert und insbesondere seine
Gasfüllung abgelassen zu werden braucht. Da der Schalterkessel ohne weiteres mit
der Anlagenerde verbunden werden kann, ist die Kontaktinspektion auch währenddes
Betriebes der Anlage möglich. Desgleichen ist damü auch die jeweilige Schaltstellung
visuell erkennbar.
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Zum Einschalten wird das Innere des Gehäuses 19 über den Anschlußstutzen
19 über das nicht näher dargestellte Steuerventil »Ein« mit Hochdruck beaufschlagt.
Dadurch wird das Düsenrohr 4 durch seinen Deckelkolben 17 nach oben bewegt, während
das Steuerventil 30 bereits unter Wirkung seiner Rückstellfeder 31 geschlossen
hatte. Nahezu während der gesamten Einschaltbewegung wird die Schaltstrecke zwischen
den sich nähernden Kontakten 5 und 11 beblasen, da die Öffnungen 22 den Durchtritt
des Druckgases in den Niederdruckraum 9 freigeben. Zur Dämpfung der Düsenrohrbewegung
gegen Ende des Einschalthubes wirkt der Flansch 24 a mit dem Kompressionsraum 25
zusammen. In der Einschaltstellung schließt die Dichtung 6 mit dem Sitz 7 zusammen
die Räume 8 und 9 gegeneinander ab, wobei das Innere des Düsenrohres 4 mit
dem Niederdruckraum 8 in Verbindung steht.
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Der Kontaktdruck ergibt sich aus dem großen Kraftüberschuß des auf
den Deckelkolben 17 wirkenden Hochdruckes gegenüber der Feder 12 und der Ringfläche
an der oberen Stirnfläche des Abbrennstückes 5, die sich zwischen dem Durchmesser
des Dichtungssitzes 7 und dem Außendurchmesser des Düsenrohres 4 bzw. seines Abbrennstückes
5 ergibt und auf die der Hochdruck nach unten wirkt.
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Die neue Anordnung besitzt gegenüber den bekannten Ausführungen erhebliche
Vorteile. Da sie ohne Schaltfederkraftspeicher und ohne getrennte Abschlußventile
zwischen Hoch- und Niederdruckraum auskommt, ermöglicht sie eine :gedrängte und
wirtschaftliche Bauweise des Leistungsschalters, wie sie insbesondere für vollgekapselte
Innen- -und Freiluftschaltanlagen wertvoll ist. Durch die Verwendung des Hochdruckgases
als Antriebsmittel für die Schaltkontakte entfällt insbesondere bei Schaltern, dessen
Löschmittel im geschlossenen Kreislauf, wie z. B. bei Schaltern mit SF.,
gehalten wird, ein besonderes Druckluftantriebssystem. Außerdem findet nahezu während
der gesamten Einschaltbewegung eine Beblasung der Schaltstrecke statt, wodurch eine
unerwünschte Vorzundung des Lichtbogens weitgehend unterdrückt wird. Die vorgeschlagene
Anordnung ist nicht auf das gezeigte Anwendungsbeispiel beschränkt. Sie ist insbesondere
auch auf Schalter mit Mehrfachunterbrechung für hohe Ausschaltleistungen anwendbar.