DE1188163B

DE1188163B - Electric fluid switch, especially for short breaks, with differential piston

Info

Publication number: DE1188163B
Application number: DEC18227A
Authority: DE
Inventors: Ing Milos Sobotka; Vaclav Posival
Original assignee: CKD PRAHA NARODNI PODNIK
Current assignee: CKD PRAHA NARODNI PODNIK
Priority date: 1958-01-28
Filing date: 1959-01-16
Publication date: 1965-03-04
Also published as: CH366876A

Description

Elektrischer Flüssigkeitsschalter, insbesondere für Kurzunterbrechung, mit Differentialkolben Die Erfindung betrifft einen elektrischen Flüssigkeitsschalter, insbesondere für Kurzunterbrechung, mit Differentialkolben. Bei bekannten Schaltern dieser Art ist der Differentialkolben in einem Zylinder untergebracht, der in dem Raum auf der einen Seite des Kolbens die Flüssigkeit und eine Rückführfeder enthält, während in dem Raum auf der anderen Kolbenseite die Kontaktstelle vorgesehen ist, die aus einer feststehenden Kontakttulpe und einem in der Einschaltstellung in dieseeingreifenden beweglichenKontaktstift besteht. Wird der Kontaktstift durch axiales Verschieben aus der Kontakttulpe herausgezogen, so entwickelt sich ein Lichtbogen, der in dem Raum über dem Kolben. einen Gasdruck erzeugt, der den Kolben unter Spannen der Feder verschiebt. Hierdurch wird aus dem Zylinder Druckflüssigkeit über ein Rückschlagventil in Kanäle gepreßt, die auf der Außenseite des Bodens des Lichtbogenraumes in gemeinsamer Ebene radial zum Kontaktstift in einen Ringspalt münden. Die Löschflüssigkeit wird auf diese Weise in den Lichtbogen hineingespritzt und löscht ihn aus. Der sich weiterbewegende Schaltstift gibt dann einen Auslaß für die Gase frei, worauf der Kolben durch die Feder wieder in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Dabei saugt der Kolben über ein Ventil frische Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in den Zylinder ein. Beim Saughub ist das erwähnte Rück-Schlagventil verschlossen, deshalb kann die Flüssigkeit aus den Kanälen nicht in den Raum unter dem Kolben zurücktreten. Hierdurch ist Vorsorge getroffen, daß verschmutzte Flüssigkeit, die aus der Löschkammer zurückfließen könnte und Schmelzperlen od. dgl. mit sich führt, vom Pumpraum unter dem Kolben ferngehalten wird.Electric liquid switch, especially for short interruptions, with differential piston The invention relates to an electrical fluid switch, especially for short breaks, with differential pistons. With known switches of this type, the differential piston is housed in a cylinder that is in the Space on one side of the piston contains the liquid and a return spring, while the contact point is provided in the space on the other side of the piston, that consists of a fixed contact tulip and one that engages in the on position moving contact pin. If the contact pin is moved axially pulled out of the contact tulip, so an arc develops, which in the Space above the flask. a gas pressure is generated, which the piston under tensioning the spring shifts. This causes hydraulic fluid to flow out of the cylinder via a check valve pressed into channels that are in common on the outside of the bottom of the arc chamber The plane opens into an annular gap radially to the contact pin. The extinguishing liquid will injected into the arc in this way and extinguishes it. The moving one Switching pin then releases an outlet for the gases, whereupon the piston through the Spring is returned to its original position. The piston sucks in the process Fresh liquid from a storage container into the cylinder via a valve. During the suction stroke, the aforementioned non-return valve is closed, so the liquid can do not step back from the channels into the space under the piston. This is a precaution met that contaminated liquid that could flow back from the extinguishing chamber and melt pearls or the like with it, kept away from the pump chamber under the piston will.

Bei den bisher bekannten Ausführungen von Flüssigkeitslöschkammern dieser Gattung bewegen sich Schaltstifte und Differentialkolben in zueinander gegenläufigen Richtungen. Daraus ergibt sich für die Kanäle zur Zuführung der Flüssigkeit zur Löschstelle eine Länge, die mindestens der Summe der Abmessungen des Zylinders und des Lichtbogenraumes in axialer Richtung entspricht. Diese beträchtliche Länge ist nicht nur konstruktiv, sondern auch wegen der erheblichen Reibungswiderstände ungünstig.In the previously known designs of liquid extinguishing chambers of this type, shift pins and differential pistons move in opposite directions Directions. This results in the channels for supplying the liquid to Erasure point a length that is at least the sum of the dimensions of the cylinder and corresponds to the arc space in the axial direction. This is considerable length Not only structurally, but also unfavorable because of the considerable frictional resistance.

Kürzere Einspritzwege weist ein bekannter Schalter auf, bei dem der Schaltstift den Differentialkolben koaxial mit Spiel durchdringt und sich beim Ausschalten gleichläufig mit ihm bewegt. Bei diesem Schalter verlaufen die Einspritzwege radial im Differentialkolben selber. Allerdings weist dieser bekannte Schalter keinerlei Rückschlagventile auf.A known switch, in which the Shift pin penetrates the differential piston coaxially with play and when it is switched off moves in the same direction as it. With this switch, the injection paths run radially in the differential piston itself. However, this known switch does not have any Check valves open.

Bei einem weiteren bekannten Schalter ist im Differentialkolben selber ein Rückschlagventil angeordnet. Wollte man aber dementsprechend bei dem eben genannten Schalter in den im Differentialkolben verlaufenden Einspritzwegen ein gewöhnliches Rückschlagventil anordnen, so wäre wegen der Kürze der Einspritzwege noch nicht sichergestellt, daß dieses Rückschlagventil schnell genug schließt und keine verschmutzte Flüssigkeit oder Lichtbogengas in den Pumpraum eindringen läßt.Another known switch is in the differential piston itself arranged a check valve. But if you wanted accordingly with the one just mentioned A common switch in the injection paths running in the differential piston Arrange check valve, so would not be because of the shortness of the injection paths ensured that this check valve closes quickly enough and no dirty one Lets liquid or arc gas penetrate into the pump chamber.

Die Erfindung zeigt einen Schalter, der die genannten Nachteile nicht aufweist. Sie betrifft im einzelnen einen elektrischen Flüssigkeitsschalter, insbesondere für Kurzunterbrechung, bei dem ein unter der Wirkung einer Rückführfeder stehender Differentialkolben in einem die Flüssigkeit enthaltenden Zylinder mit Saugventil geführt ist und zwischen dem Pumpraum und dem Ausströmringspalt ein Rückschlagventil vorgesehen ist.The invention shows a switch which does not have the disadvantages mentioned having. It relates in particular to an electrical fluid switch, in particular for short interruptions in which a person is under the action of a return spring Differential piston in a cylinder containing the liquid with a suction valve is guided and a check valve between the pump chamber and the outflow ring gap is provided.

Die Erfindung besteht darin, daß in bekannter Weise der Schaltstift den Differentialkolben koaxial mit Spiel durchdringt und der Ausströmringspalt und seine Verbindung mit dem Pumpraum im Differentialkolben selbst angeordnet sind, daß die besagte Verbindung ein doppeltwirkendes Rückschlagventil enthält, von dem mindestens ein Kanal zum Pumpraum und mindestens zwei Kanäle zum Ausströmringspalt führen, und daß das Rückschlagventil entweder den zum Pumpraum führenden Kanal oder den einen der zum Ausströmringspalt führenden Kanäle verschließt.The invention consists in that, in a known manner, the switch pin penetrates the differential piston coaxially with play and the Ausströmringpalt and its connection with the pump chamber is arranged in the differential piston itself, that said connection contains a double-acting check valve, of which at least one channel to the pump chamber and at least two channels to the discharge ring gap lead, and that the check valve either the channel leading to the pump chamber or closes one of the channels leading to the discharge ring gap.

Eine zweckmäßige Ausbildung des erfindungsgemäßen Schalters besteht darin, daß der Differentialkolben an seiner der Kontakttulpe zugewandten Seite nach innen mehrfach abgesetzt ist und eine zentrale, kegelförmige Erhöhung und einen auf einem Absatz aufliegenden Einsatz besitzt, der mit einer Ringwulst unter Befassung eines als Verbindungskanal und als Ausströmringspalt dienenden Zwischenraumes in eine der Ringwulst entsprechende, die kegelförmige Erhöhung umgebende Vertiefung des Differentialkolbens eingreift, daß die Ringwulst an der Wurzel mit Radialbohrungen versehen ist, daß in Verlängerung dieser Radialbohrung in der Wandung des Differentialkolbens Radialbohrungen vorgesehen sind und daß in dem Spalt, in welchem sich die Radialbohrungen der Ringwulst und die Radialbohrungen in der Wandung des Differentialkolbens gegenüberstehen, als Rückschlagventil ein ringförmiges elastisches Band untergebracht ist.There is an expedient embodiment of the switch according to the invention in that the differential piston on its side facing the contact tulip after inside is set off several times and a central, conical elevation and has an insert resting on a shoulder and having an annular bead with reference to an intermediate space serving as a connecting channel and as an outflow ring gap into a recess corresponding to the annular bead and surrounding the conical elevation of the differential piston engages that the annular bead at the root with radial bores is provided that in extension of this radial bore in the wall of the differential piston Radial bores are provided and that in the gap in which the radial bores are the annular bead and the radial bores in the wall of the differential piston are opposite, an annular elastic band is housed as a check valve.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Löschkammer eines Flüssigkeitsschalters stellt die Zeichnung im Schnitt dar.An extinguishing chamber of a liquid switch designed according to the invention represents the drawing in section.

Durch den in einem Zylinder 9 untergebrachten Differentialkolben 1 ist koaxial ein Schaltstift 13 lose hindurchgeführt. Dieser wird in bekannter Weise betätigt und greift in der Einschaltstellung mit dem einen Ende in die innerhalb des Zylinders 9 in Höhe des Teiles des Differentialkolbens 1 mit größerem Durchmesser fest angeordnete Kontakttulpe 14 ein.By the differential piston 1 accommodated in a cylinder 9 a switching pin 13 is loosely passed through it coaxially. This is done in a known manner operated and engages in the on position with one end in the inside of the cylinder 9 at the level of the part of the differential piston 1 with a larger diameter fixed contact tulip 14 a.

Der Differentialkolben trägt an demselben Teil zur Abdichtung und zur Führung im Zylinder 9 einen Kolbenring 10. Am einen Ende des Zylinders 9 ist ein Innenflansch 9a angebracht. An dessen Innenkante ist der Differentialkolben mit seinem Teil mit kleinerem Durchmesser unter Abdichtung geführt. Der durch diesen Innenflansch abgeschlossene Raum 17 zwischen der Zylinderwandung und dem Teil des Differentialkolbens mit kleinerem Durchmesser dient zur Aufnahme von Flüssigkeit, die durch Saugventile 1.1 in dem Innenflansch 9 a beim Verschieben des Differentialkolbens in die Einschaltstellung eintreten kann. In diesem Raum 17 ist eine den Differentialkolben mit Abstand umgebende Schraubenfeder 12 untergebracht, die sich mit dem einen Ende am Innenflansch und mit dem anderen Ende an dem Absatz zwischen den beiden Durchmesserstufen des Kolbens 1 abstützt. Dieser wird dadurch für gewöhnlich in Richtung auf die Kontakttulpe 14 hin gedrückt, soweit es ein auf der Zylinderinnenwandung vorgesehener Anschlag für den Kolbenring 10 gestattet. The differential piston carries a piston ring 10 on the same part for sealing and for guidance in the cylinder 9. An inner flange 9a is attached to one end of the cylinder 9. At the inner edge of the differential piston with its part with a smaller diameter is guided under a seal. The space 17 closed off by this inner flange between the cylinder wall and the part of the differential piston with a smaller diameter is used to hold liquid that can enter the on position through suction valves 1.1 in the inner flange 9 a when the differential piston is moved. In this space 17 a helical spring 12 surrounding the differential piston at a distance is accommodated, which is supported with one end on the inner flange and with the other end on the shoulder between the two diameter steps of the piston 1. This is usually pressed in the direction of the contact tulip 14, as far as a stop provided on the inner wall of the cylinder for the piston ring 10 allows.

Der Differentialkolben 1 ist, wie an sich bekannt ist, an dem stärkeren Ende becherartig ausgebildet, und die Kontakttulpe 14 befindet sich zum größten Teil innerhalb dieses Bechers. Die in der Tiefe bis zum schwächeren Teile des Differentialkolbens reichende Höhlung besitzt eine zweifach abgesetzte Innenwandung, beläßt aber am Grunde eine kegelförmige Erhöhung 19. Auf dem unteren Absatz der Becherinnenwandung ruht ein Einsatzstück 16 auf. Dessen Unterseite weist eine in den Raum um die kegelförmige Erhöhung 19 herum eingreifende Ringwulst 16a von solcher Form, Anordnung und Größe auf, daß an allen Stellen ihres Profils bis zur gegenüberliegenden Becherwandung bzw. dem Mantel der kegelförmigen Erhöhung 19 ein gleicher Zwischenraum vorhanden ist. Es besteht somit zwischen dem Einsatzstück 16 und dem mit der kegeligen Erhöhung 19 versehenen Boden der Höhlung im Differentialkolben ein Spalt 2 von im Querschnitt gewölbter Form, der sich als Ausströmungsspait 18 zum Schaltstiftkanal hin öffnet. In den Spalt 2 münden eine Anzahl radialer Bohrungen 2 a im schwächeren Teil des Differentialkolbens. Außerdem ist die an der Unterseite des Einsatzstückes 16 vorgesehene Ringwulst 16 a mit Radialbohrungen 3 versehen, welche zweckmäßig mit den Bohrungen 2a in der gleichen Ebene und möglichst auch in der gleichen Achse liegen. In dem zylindrisch verlaufenden Teil des Spaltes 2 zwischen der Ringwulst 16a und dem Differentialkolben 1 befindet sich ein elastisches Band 4, das sich entweder vor die Bohrungen 2 a oder vor die Bohrungen 3 legt und sie dadurch abdeckt.As is known per se, the differential piston 1 is cup-shaped at the thicker end, and the contact tulip 14 is located for the most part within this cup. The cavity, which extends in the depth to the weaker part of the differential piston, has a double offset inner wall, but leaves a conical elevation 19 at the bottom. An insert 16 rests on the lower shoulder of the inner wall of the cup. Its underside has an annular bead 16a engaging in the space around the conical elevation 19 and of such shape, arrangement and size that there is an equal gap at all points of its profile up to the opposite cup wall or the jacket of the conical elevation 19. There is thus between the insert 16 and the bottom of the cavity in the differential piston, which is provided with the conical elevation 19 , a gap 2 with an arched cross-section which opens as an outflow gap 18 towards the switching pin channel. In the gap 2 open a number of radial bores 2a in the weaker part of the differential piston. In addition, the annular bead 16 a provided on the underside of the insert 16 is provided with radial bores 3, which are expediently in the same plane with the bores 2 a and, if possible, also in the same axis. In the cylindrically extending part of the gap 2 between the annular bead 16a and the differential piston 1 there is an elastic band 4, which lies either in front of the bores 2 a or in front of the bores 3 and thereby covers them.

Im übrigen ist der schwächere Teil des Differentialkolbens 1 auf dem größten Teil seiner Länge als Hohlzylinder ausgeführt. Auf dessen Innenwandung sind in gewissen Abständen voneinander Ringrippen 6 vorgesehen, die so weit an den Schaltstift 13 heranreichen, daß nur ein Durchgang mit geringem Spiel für diesen verbleibt. Durch diese verschiedenen Ringrippen 6 werden zwischen ihnen gelegene ringförmige Kammern 7 abgeteilt.In addition, the weaker part of the differential piston 1 is on the most of its length designed as a hollow cylinder. On the inside wall are at certain distances from each other annular ribs 6 are provided, which are so far on the switch pin 13 so that only one passage with little play remains for this. These different annular ribs 6 are located between them annular Chambers 7 divided.

Wird beim Ausschalten der Schaltstift 13 aus der Kontakttulpe 14 herausgezogen, so entsteht zwischen beiden ein Lichtbogen. Dieser verbleibt vollkommen innerhalb des vom Becher gebildeten Hohlraumes 5. Dessen Wände schützen somit die Wandung des Zylinders 9 gegen heiße Gase oder abspritzende geschmolzene Metallteilchen. Da der Zylinder 9 auch nach oben abgeschlossen ist, entsteht durch den Lichtbogen infolge Gaserzeugung im Raum 5 ein beträchtlicher Druck. Durch diesen wird der Differentialkolben 1 entgegen der Wirkung der Feder 12 von der Kontakttulpe 14 abgedrückt. Er bewegt sich dabei also in der gleichen Richtung wie der Schaltstift 13. Er drückt dabei aus dem Pumpraum 17 Flüssigkeit durch die Radialbohrungen 2 a im schwächeren Teil des Differentialkolbens in den Spalt 2 hinein. Das elastische Band 4 wird dabei nach innen gedrückt und sperrt die Bohrungen 3 in der Ringwulst 16a des Einsatzstückes 16 ab. Wenn der Schaltstift 13 bei seiner Abwärtsbewegung, die im allgemeinen schneller ist als die Bewegung des Differentialkolbens, den Ausströmringspalt 18 passiert, spritzt aus diesem die Flüssigkeit konzentrisch nach innen und löscht den noch zwischen Kontaktstift 13 und Kontakttulpe 14 bestehenden Lichtbogen vollständig aus. Der größte Teil der eingespritzten Flüssigkeit verdampft auf diese Weise.If the switching pin 13 is pulled out of the contact tulip 14 when switching off, an arc is created between the two. This remains completely within the cavity 5 formed by the cup. Its walls thus protect the wall of the cylinder 9 against hot gases or molten metal particles spraying off. Since the cylinder 9 is also closed at the top, a considerable pressure is created by the arc as a result of gas generation in the space 5. Through this, the differential piston 1 is pressed against the action of the spring 12 from the contact tulip 14. It thus moves in the same direction as the switching pin 13. It presses liquid from the pump chamber 17 through the radial bores 2 a in the weaker part of the differential piston into the gap 2. The elastic band 4 is pressed inwards and blocks the bores 3 in the annular bead 16a of the insert 16. When the switching pin 13 passes the discharge ring gap 18 during its downward movement, which is generally faster than the movement of the differential piston, the liquid splashes concentrically inward therefrom and completely extinguishes the arc that still exists between the contact pin 13 and the contact tulip 14. Most of the injected liquid evaporates in this way.

Wenn der Schaltstift 13 bei seiner Bewegung bis hinter die unterste Ringrippe 6 gelangt ist, erfolgt ein vollständiger Ausgleich des Druckes ins Freie. Die Gase dringen bei Freigabe des Ringspaltes 18 auch von innen her in den Kanal 2 und in die Radialbohrungen 3 der Ringwulst 16 a am Einsatzstück 16 ein. Dadurch wird der elastische Ring4 von der Innenseite her gegen die gegenüberliegende Wandung derHöhlung des Differentialkolbens gepreßt und verschließt dadurch die Radialbohrungen 2 a. Da die Bohrungen 3 kürzer sind als der Weg, welchen die Druckwelle durch den Spalt 2 hindurch um die Wulst 16a herum nehmen muß, bevor sie zum elastischen Ring 4 gelangt, findet der Verschluß der Radialbohrungen 2 tt statt, bevor die in dem Spalt 2 noch befindliche Flüssigkeit durch Radialbohrungen 2 a entweichen konnte. Auf diese Weise wird sicher verhütet, daß durch den Lichtbogen verschmutzte Flüssigkeit oder Gase in den Pumpraum 17 gelangen und die darin befindliche Flüssigkeit verschmutzen könnten.If the switch pin 13 moves behind the lowest Ring rib 6 is reached, there is a complete equalization of the pressure to the outside. When the annular gap 18 is released, the gases also penetrate into the channel from the inside 2 and into the radial bores 3 of the annular bead 16 a on the insert 16. Through this the elastic ring 4 from the inside against the opposite wall the cavity of the differential piston and thereby closes the radial bores 2 a. Since the holes 3 are shorter than the path which the pressure wave through the Gap 2 must take around the bead 16a before it becomes the elastic ring 4 arrives, the closure of the radial bores 2 tt takes place before the in the Gap 2 still located liquid could escape through radial bores 2a. In this way, it is reliably prevented that the liquid is contaminated by the arc or gases get into the pump chamber 17 and contaminate the liquid contained therein could.

Sowie ein Druckausgleich erreicht ist, wird der Differentialkolben 1 durch die Spannung der Feder 12 wieder nach aufwärts auf die Kontakttulpe 14 zu bewegt. Dabei wird durch die Ventile 11 Flüssigkeit in den Pumpraum eingesaugt.As soon as a pressure equalization is achieved, the differential piston 1 by the tension of the spring 12 up again on the contact tulip 14 too moved. Liquid is sucked into the pump chamber through the valves 11.

Beim Ausschalten kleiner Ströme könnte es vorkommen, daß der durch den Lichtbogen erzeugte Gasdruck im Innern der Lichtbogenkammer 5 den Differentialkolben so träge verschiebt, daß der Druck der am Ringspalt 18 austretenden Flüssigkeit nicht genügt, den Lichtbogen zu löschen. In diesem Fall findet das Löschen, wie an sich bei Differentialkolbenschaltern bekannt ist, in Höhe der Kammern 7 statt, in welche die aus dem Ringspalt 18 austretende Flüssigkeit fließt, wodurch an diesen Stellen eine Abkühlung eintritt.When switching off small currents, it could happen that the the arc generated gas pressure inside the arc chamber 5, the differential piston shifts so sluggishly that the pressure of the liquid exiting at the annular gap 18 it is not enough to extinguish the arc. In this case the deletion finds how is known per se in differential piston switches, instead of in the amount of chambers 7, into which the liquid emerging from the annular gap 18 flows, causing this Imagine cooling occurs.

Claims

Claims: 1. Electrical fluid switch, in particular for short interruptions in which a person is under the action of a return spring Differential piston in a cylinder containing the liquid with a suction valve is guided and a check valve between the pump chamber and the outflow ring gap is provided, characterized in that the switching pin (13) the differential piston (1) coaxially penetrates with play and the outflow ring gap (18) and its connection with the pump chamber (17) in the differential piston (1) itself are arranged that said connection is a double-acting check valve (4) contains, of which at least one channel (2a) to the pump chamber (17) and at least two channels (2,3) lead to the discharge ring gap (18), and that the check valve (4) either the channel (2a) leading to the pump chamber (17) or the one (3) leading to the Outflow ring gap (18) leading channels closes.

2. Liquid switch according to claim 1, characterized in that the differential piston (1) on its side facing the contact tulip is stepped inward several times and has a central, conical elevation (19) and an insert (16) resting on a shoulder, which has an annular bead (16a) corresponding to leave a serving as a connecting channel (2) clearance in one of the annular bead (16a), the cone-shaped elevation engages (19) surrounding the recess of the differential piston (1), that the annular bead (16 a) at the root with Radial bores (3) is provided that in extension of these radial bores (3) in the wall of the differential piston (1) radial bores (2a) are provided and that in the gap in which the radial bores (3) of the annular bead (16a) and the Facing radial bores (2a) in the wall of the differential piston (1), an annular elastic band (4) is housed as a check valve. Considered publications: German Patent Nos. 802 259, 921520, 819 274, 812 567, 736 319.