DE1102858B

DE1102858B - Mit gasfoermigem Loeschmittel gefuellter Schalter

Info

Publication number: DE1102858B
Application number: DES61119A
Authority: DE
Inventors: Werner Kohler; Dipl-Ing Walter Schimming
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-12-23
Filing date: 1958-12-23
Publication date: 1961-03-23
Also published as: CH376557A; FR1243321A; US3097280A

Description

Es ist bekannt, mit einem gasförmigem Löschmittel gefüllte elektrische Schalter in einzelne Räume zu unterteilen, um das Löschmittel darin unter unterschiedlichen Drücken zu halten. Die einzelnen Räume stehen nur über Ventile in Verbindung miteinander. Beim öffnen der Ventile 'entsteht wegen der unterschiedlichen Drücke eine Löschmittelströmung, durch die der Lichtbogen gelöscht werden soll. Deshalb sind die Ventile nur beim Schalten geöffnet.

Bei Druckluftschaltern hat man üblicherweise nur einen unter hohem Druck stehenden Raum im Schalter. Aus diesem Raum strömt die den Lichtbogen beblasende Druckluft beim Schalten ins Freie. Um trotz des Ausströmens den nötigen Überdruck aufrechtzuerhalten, wird von einem Kompressor über Zuführungsleitungen weitere Druckluft zugeführt. In diesen Leitungen sind Rückschlagventile vorgesehen, die die Aufgabe haben, ein Zurückfließen der im Schalter angesammelten, unter hohem Druck stehenden Druckluft zu verhindern, wenn im Druckluftversorgungssystem ein Fehler vorliegen sollte. Da diese Rückschlagventile durch eine, wenn auch schwache Kraft, zumeist durch eine Feder, in die Schließstellung gedrückt werden, sind sie bei gleichem Druck vor und hinter dem Ventil geschlossen, so daß keine Gaszirkulation stattfinden kann. Ferner hat man bei Druckluftschaltern mit mehreren Druckluftbehältern, die von einem gemeinsamen Kompressor gespeist werden, z. B. bei den einzelnen Polen eines mehrpoligen Schalters, in den Leitungen zwischen dem gemeinsamen Kompressor und den Behältern parallel zu den erwähnten Rückschlagventilen Ventile angeordnet, die bei Drücken oberhalb eines bestimmten Wertes ständig geöffnet, unterhalb dagegen geschlossen sind. Zweck dieser A'entile ist es, bei Undichtigkeiten die undichte Stelle aus den nicht betroffenen Behältern noch so lange zu speisen, bis auch in diesen Behältern ein bestimmter Mindestdruck erreicht wird, der beim Schalten nicht unterschritten werden darf. Man will auf diese Weise Zeit gewinnen, um den Schalter noch schalten zu können.

Die Erfindung befaßt sich mit einem mit einem gasförmigen Löschmittel, insbesondere mit Schwefelhexafluorid (SF₆) und/oder S elenhexafluorid (SeF₆) gefüllten Schalter, der in mehrere abgeschlossene Räume unterteilt ist, die nur über Ventile miteinander in Verbindung stehen. Im Gegensatz zu den bekannten Schaltern dieser Art sind die Ventile erfindungsgemäß so ausgebildet, daß sie bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen zwei Räumen schließen. Deshalb kann bei einer Undichtigkeit eines Teiles des Schaltergehäuses das Gas nur aus dem unmittelbar betroffenen Schalterteil ausströmen, weil die Ventile sofort schließen. Es wird also auch kein Gas an die Mit gasförmigem Löschmittel
gefüllter Schalter

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen_F Werner-von-Siemens-Str. 50

Werner Kohler, Berlin-Grunewald,

und Dipl.-Ing. Walter Schimming, Berlin-Lichtenrade,

sind als Erfinder genannt worden

undichte Stelle nachgeliefert wie bei dem erwähnten Druckluftschalter. In den anderen Räumen bleibt das Gas erhalten. Damit bleibt auch die Betriebstüchtigkeit des Schalters in den nicht betroffenen Schalterteilen erhalten, soweit sie, wie z. B. die Abschaltleistung oder das Isoliervermögen, durch das Gas bestimmt ist. Bei normalem Betrieb stehen dagegen alle Schalterteile miteinander in Verbindung. Das Gas kann unbehindert zwischen ihnen zirkulieren. Für die Lichtbogenlöschung steht mithin das ganze im Schalter enthaltende Gas zur Verfügung. Deshalb ist der Anteil der beim Abschalten vom Lichtbogen zersetzten und verbrauchten Gasmenge im Verhältnis zum gesamten Löschmittelvolumen vorteilhaft klein.

Ein für die Erfindung besonders geeignetes Ventil erhält man dadurch, daß man in die Wand zwischen zwei Räumen eine Platte einsetzt, die mit einer öffnung versehen ist. An den Rändern ist mit der Platte eine Membran gasdicht verbunden. Diese Membran besitzt ebenfalls eine oder mehrere Öffnungen. Diese öffnungen sind jedoch so angeordnet, daß sie sich nicht mit der Öffnung der Platte decken. Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Beim Auftreten einer Druckdifferenz zwischen den durch die Wand mit der Ventilplatte getrennten Räumen wird die Membran gegen die Öffnung der Platte gedrückt. Die Kraft, mit der dies geschieht, ergibt sich als Produkt der Druckdifferenz A P zwischen den Drücken in zwei angrenzenden Räumen und dem Querschnitt F der Öffnung in der Platte. Diese Kraft kann ohne weiteres so bemessen werden, daß eine zur Abdichtung ausreichende Anpreßkraft erreicht wird.

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Es ist zweckmäßig, eine ausgeprägte Dichtungsfläche zwischen Membran und Platte im Bereich der öffnung der Platte vorzusehen. Dazu versieht man entweder die Membran oder die Platte, gegebenenfalls auch beide Teile, mit einer Wulst, so daß beim Anpressen der Membran an die Platte nur eine verhältnismäßig kleine Fläche die Anpreßkraft aufzunehmen hat. Die dabei erreichbaren spezifischen Anpreßdrücke gestatten eine einwandfreie Abdichtung der öffnung.

Die Größe der Druckdifferenz, bei der das gemäß der Erfindung ausgebildete Ventil anspricht, d. h. schließt, kann mit Hilfe einer Feder verändert werden, die zwischen Membran und Platte vorzusehen ist. Durch die Feder wird die Membran von der Platte weggedrückt. Zum Andrücken der Membran muß also eine Druckkraft aufgebracht werden, die größer ist als die Federkraft, so daß man durch die Wahl der Federkraft ohne weiteres die Druckdifferenz bestimmen kann, bei der das Ventil anspricht.

Während das bisher beschriebene Ventil nur bei einem Druckgefälle in einer bestimmten Richtung anspricht, nämlich dann, wenn der Druck auf der der Membran abgekehrten Seite der Platte kleiner ist als auf der mit der Membran versehenen Seite der Platte, kann man das Ventil auch so ausbilden, daß es unabhängig von der Richtung des Druckgefälles anspricht. Dazu versieht man beide Seiten der Platte mit einer Membran. Diese Membranen können z. B. untereinander völlig gleich ausgebildet sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Fig. 1 und 2, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.

In der Fig. 1 ist ein Leistungsschalter schematisch dargestellt, dessen Gehäuse in vier für sich abgeschlossenen Räumen unterteilt ist. Die beiden Schaltkammern 1 und 2, die je eine Schaltstelle enthalten, bilden zwei der vier Räume. Die beiden anderen Räume sind der Getriebekopf 3, auf dem die Schaltkammern 1 und 2 sitzen, und der den Getriebekopf tragende Isolator 4. Die einzelnen Räume sind durch Ventile 6 verbunden. Wie die Fig. 1 zeigt, sind je zwei Ventile zwischen den einzelnen Räumen vorgesehen. Die Zahl der Ventile ist aber nur insofern von Bedeutung, als ein bestimmter Durchtrittsquerschnitt sich entweder mit einem großen oder mehreren kleinen Ventilen erreichen läßt. Kleinere Ventile lassen sich unter Umständen einfacher und betriebssicherer herstellen und können deshalb gegebenenfalls vorteilhafter sein. Die in der Fig. 1 dargestellten Ventile sind so ausgebildet, daß sie nur bei einem Druckgefälle in bestimmter Richtung schließen. Wie dargestellt ist, muß ein Druckgefälle in Richtung der Schaltkammern vorliegen, damit die Schottung wirksam wird. Wenn also z. B. die Schaltkammer 1 undicht wird und plötzlich ein Druckabfall auftritt, dann wird diese Schaltkammer von den übrigen Teilen des Schalters abgesperrt. In den anderen Räumen bleibt der Gasdruck erhalten.

In der Fig. 2 ist eines der in Fig. 1 angedeuteten Ventile vergrößert dargestellt. Das als Ganzes mit 10 bezeichnete Ventil ist in eine Wand eingesetzt, von der nur der Rand bei 11 angedeutet ist. Das Ventil besteht aus einer Platte 12, z. B. aus Blech, und einer Membran 13, z. B. aus synthetischem Gummi. Die Platte 12 möge der einfachen Herstellung wegen kreisförmig ausgeführt sein. Sie kann aber auch irgendeine andere gewünschte Form haben. In der Mitte der Platte 12 ist eine öffnung 15 vorgesehen. Ebenso besitzt die unterhalb der Platte gelegene Membran 13 zwei öffnungen 16 und 17. Mit der Membran ist ferner ein zweckmäßig aus elastischem Material bestehender Ringkörper 18 verbunden, dessen innerer Durchmesser mindestens ebenso groß ist wie der Durchmesser der Öffnung 15. Zwischen Membran und Platte ist eine Druckfeder 20 angeordnet, die die Membran 13 von der Platte 12 wegdrückt. Die Feder wird durch den Ringkörper 18 zentriert.

Das Ventil arbeitet folgendermaßen: Falls der Druck P₁ oberhalb der Platte etwa gleich dem Druck F₂

ίο unterhalb der Platte ist, wird die Membran durch die Feder von der Platte abgedrückt. Zwischen dem oberhalb und dem unterhalb der Platte gelegenen Raum kann sich daher, wie die Pfeile andeuten, eine geringe Gasströmung ausbilden. Falls aber der Druck in dem oberhalb der Platte gelegenen Raum plötzlich absinkt, so ergibt sich nach einer kurzen Übergangszeit, in der unter anderem ein Sog auf die Membran einwirkt, der Endzustand, daß die Membran gegen die Platte angepreßt wird. Die dabei wirksame Kraft ist gleich der

ao Druckdifferenz P₂-P₁ multipliziert mit der Fläche F der Öffnung 15. Diese Kraft wirkt auf die gegen die Platte anliegende verhältnismäßig kleine Fläche des Ringkörpers 18. Es ergibt sich also ein großer Anpreßdruck, der die Öffnung 15 gasdicht verschließt.

as Das durch die Öffnungen 16 und 17 auch zwischen Platte und Membran gelangende Gas mit dem Druck F₂ erzeugt keine Kraft, die die Membran von der Platte abzuheben bestrebt ist. Die Anpreßkraft ist daher nur abhängig von der Druckdifferenz und der Größe der Öffnung 15.

Um ein Ventil zu schaffen, das unabhängig von der Richtung des Druckgefälles ist, kann man auf beiden Seiten der Platte 12 eine Membran 15 vorsehen. Die Anordnung kann genau symmetrisch zur Platte ausgebildet werden, so daß ein Anlegen einer der beiden Membranen gegen die Platte und damit ein Schließen der Öffnung 15 bei gleichen Druckdifferenzen erfolgt. Man kann aber auch beide Ventilteile unterschiedlich ausbilden, z. B. Federn 20 unterschiedlicher Größe zwischen den beiden Membranen und der Platte vorsehen. In diesem Fall erfolgt das Schließen des Ventils bei Druckdifferenzen, die je nach Richtung des Druckgefälles unterschiedlich sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem gasförmigen Löschmittel, insbesondere Schwefelhexafluorid und/oder Selenhexafiuorid, gefüllter elektrischer Schalter, der in mehrere abgeschlossene Räume unterteilt ist (Schaltkammer, Getriebekopf, Stützisolator), die nur über Ventile miteinander in Verbindung stehen, ge kennzeichnet durch Ventile, die bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen zwei Räumen des Schalters schließen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einer festen, mit einer öffnung versehenen Platte und einer an den Rändern mit dieser Platte gasdicht verbundenen Membran besteht, die eine sich nicht mit der öffnung der Platte deckende öffnung besitzt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine ausgeprägte Dichtungsfläche zwischen Membran und Platte im Bereich der öffnung der Platte.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und/oder die Platte mit einer die öffnung der Platte umgebenden Wulst versehen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Membran und Platte

5

eine Feder vorgesehen ist, die die Membran von j Betracht gezogene Druckschriften:

der Platte abdruckt. ^{s s}

6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge- Deutsche Patentschriften Nr. 695 077, 526 782;

kennzeichnet, daß auf den beiden Seiten einer Platte deutsche Auslegeschriften Nr. 1 002 440, 1 013 347,

je eine Membran vorgesehen ist. 5 1 020 710.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen