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Schalldämpfer für Druckgasleistungsschalter Die Erfindung betrifft
einen Schalldämpfer für Druckgasleistungsschalter, bestehend aus einem Hohlkörper
mit gasdurchlässigen, schallschluckenden Wänden aus einem feinfädigen Werkstoff
hohen spezifischen Gewichts, dessen Innenraum dauernd mit der freien Atmosphäre
in Verbindung steht.
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Es ist bekannt, die Lärmbelästigungen, die durch Kurzzeitgeräusche
von Druckgasschaltern entstehen, durch verschiedene Ausführungsformen von Schalldämpfern
auf ein erträgliches Maß herabzusetzen. So ist z. B. ein Schalter bekannt, bei dem
das hochgespannte Löschmittel nach seiner Löscharbeit in einen großvolumigen Behälter
mit gasdichten Wänden und einem Sicherheitsventil abströmt. Der Behälter ist nicht
mit schallschluckendem Material gefüllt oder ausgekleidet und muß daher, um überhaupt
eine schalldämpfende Wirkung zu haben, während der Schaltung, d. h. während
des Austritts der Schaltgase oder -dämpfe aus dem Schalter in den Behälter gegen
die Atmosphäre abgeschlossen sein. Dies geschieht durch ein weiteres Ventil, das
die aufgestauten Schaltgase später allmählich ins Freie entweichen läßt. Ein solcher
Schalldämpfer steht somit in Aufbau und Wirkungsweise geradezu im Gegensatz zu den
die Erfindung betreffenden Schalldämpfern, deren Innenraum dauernd mit der Außenluft
verbunden ist.
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Aus der Abgeschlossenheit des Dämpfungsbehälters während der Schaltung
ergibt sich nämlich eine Gasstauung, die bis in die Schaltstrecke zurückwirkt. Es
ist aber eine bekannte Tatsache, daß die Leistungsfähigkeit eines Schalters mit
behinderter Gasabströmun,g hinter der eines Schalters mit freiem Gasaustritt zurückbleibt.
Der Verlust an Schaltleistung steigt mit zunehmendem Rückstau der Schaltgase. Obwohl
er sich durch entsprechende Dimensionierung des Behälters niedrighalten läßt, sind
Leistungseinbußen nicht zu vermeiden. Gleichzeitig kommt man aber zu äußerst hinderlichen
Abmessungen des Schalldämpfers und damit des Schalters, insbesondere bei mehrpoligen
Schaltern und bei Mehrfachunterbrechung pro Pol.
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Das bei diesem bekannten Schalter vorhandene Sicherheitsventil
dient nicht der Erhaltung derjenigen Schaltleistung, die ein Schalter ohne Schalldämpfung
hätte, denn es soll den sich bei jeder Schalthandlung aufbauenden Druckstau nicht
verhindern. Es hat vielmehr die Aufgabe, den Kessel nach den Bestimmungen technischer
Sicherheitsorgane gegen Platzen zu sichern.
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In Erkenntnis der Nachteile eines Druckstaus in einem kesselförinigen
Schalldämpfer sind die eingangs genannten Schalldämpfer mit gasdurchlässigen Wänden
vorgeschlagen worden, bei denen die Schaltgase oder sonstige abströmende Druck-gase
durch schalldämniende oder schallabsorbierende Medien hindurchgeleitet werden. Aber
auch bei dieser Ausführung besteht noch eine Gefahr. Und zwar kann sich bei ungünstigen
Witterungsverhältnissen und Temperaturen unter dem Gefrierpunkt Rauhreif und unter
Umständen eine geschlossene und dichte Eisschicht an den Gasaustrittsflächen ansetzen.
Unter diesen ungünstigen Verhältnissen steigt der Strömungswiderstand am Schalldämpfer
beträchtlich an, und der Druckstau überschreitet bei weitem die zulässigen Werte.
Dies hat zur Folge, daß einerseits das Schaltvermögen des schallgedämpften Schalters
stark zurückgeht und andererseits der Schalldämpfer selbst durch den unzulässig
hohen Druckanstieg gefährdet und unter Umständen sogar zerstört wird. Die Verwendung
der obenerwähnten Schalldämpfer ist somit für Gebiete mit starken Temperaturstürzen
und häufigem und starkem Rauhreifbefall nicht immer möglich. Um diese Gefahr zu
beseitigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Schalldämpfer eine zusätzliche
Gasauslaßöffnung aufweist, die in an sich bekannter Weise mit einem überdruckventil
versehen ist. Eine besonders vorteilhafte und einfache Ausbildung des Schalldämpfers
ergibt sich, wenn die zusätzliche Gasauslaßöffnung durch eine feder- oder eine gewichtsbelastete
Scheibe verschließbar ist. Die Schließkräfte der Scheibe sind ferner so bemessen,
daß die bewegliche Scheibe beim überschreiten des zulässigen Staudruckes den Schalldämpfer
öffnet und dadurch eine Gasabströmung in die freie Atmosphäre ermöglicht. Der Schalldämpfer
nach der Erfindung weist den besonderen Vorteil auf, daß er auch bei starkem Rauhreifbefall
oder Eisansatz Schalthandlungen durch einen direkten Gasaustritt in die freie
Atmosphäre
gestattet, somit kann eine Lichtbogenlöschung an den Schaltstellen erfolgen und
eine Beschädigung des Schalldämpfers infolge eines un ulässig hohen inneren Druckes
mit Sicherheit ausgeschaltet werden.
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Druckmessungen im. Inneren des Schalldämpfers haben gezeigt, daß sich
ein stationärer Druckzustand einstellt, bevor 'die Leistungssehaltstellen eine
Mög-
lichkeit zur Lichtbogenlöschung haben. Diese zeitliche Staffelung von
stationärem Druckzustand.und möglichem Löschaug#'nblick muß auch bei verdämmtern
Schalldämpfer sichergestellt sein, wenn Fehlschaltungen vermieden werden sollen.
Es ist mithin erforderlich, die Masse der beweglichen Scheibe nach der weiteren
Erfindung so zu wählen, daß der volle Öffnungshub spätestens in 8 ms erreicht
ist. Auf diese Weise wird der #überdruck im Schalldämpfer so frühzeitig und so weit
abgebaut, daß der Schalter zum frühest möglichen Zeitpunkt den Lichtbogen löschen
und damit den Stromkreis unterbrechen kann. Es ist somit: vermieden,. daß
- eine zweite Halbwelle zur Lichtbogenlöschung angehängt werden muß, was
bekanntlich zu erheblichen thermischen Beanspruchungen führt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 ein Schaubild über Druck- und Bewegungsabläufe während
eines.Abschaltvorganges, F i g. 2 eine Leistungsschaltstelle mit aufgesetztem
Schalldämpfer und F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung der wesentlichen
Elemente des Schalldämpfers.
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In F i g.'1- ist die Abszisse des Schaubildes der Zeit und die Ordinate
dem Druck im Schalldämpfer und dem Weg des Blasventils während des Abschaltvorganges
zugeordnet. Aus Teilbild a kann dem Kurvenzug 1 entnommen werden,
daß sich das Blasventil im Ausführungsbeispiel bei Beginn des Ausschaltvorganges
schnell auf seinen größten Wert öffnet und in dieser Lage zunächst stehenbleibt;
während dieser Ruhe--lage wird an der Schaltstelle der Lichtbogen gelöscht, wobei
die früheste Lösehmöglichkeit zum Zeitpunkt t. durch die gestrichelte Linie II angedeutet
ist. Nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit schließt das Blasventil wieder. Das
Teilbild b gibt mit dem Kurvenzug IH die Druckverhältnisse im Schalldämpfer
an. Aus dieser Kurve geht hervor, daß bereits vor der Möglichkeit einer Lichtbogenlöschung
ein stationärer Druckzustand im Schalldämpfer vorhanden ist. Dieser Kurvenzug
III ist für den ungestörten Schalldämpfer gültig.
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Im Teilbild c ist wieder mit der Kurve HI der Staudruck im ungestörten
Schalldämpfer bezeichnet. Wenn durch Eisansatz am Schalldämpfer die Gasaustrittsflächen
verdämmt sind, verläuft der Druckanstieg im Innern nach der Kurve IV. Der Druck
steigt danach rasch auf sehr große Werte an und würde, falls keine besonderen Maßnahmen
vorgesehen sind, zur Verhinderung des Löschvorganges an der Schaltstelle und zur
Zerstörung des Schalldämpfers führen. Gemäß der Erfindung ist jedoch die eine Öffnung
des Schalldämpfers durch eine federbelastete Scheibe abgeschlossen, deren Arbeitspunkt
mit A bezeichnet ist. Zum ZeitpunktA überwindet der Innendruck im Schalldämpfer
den Schließdruck der Scheibe und gibt somit den Schaltgasen den Weg in die Atmosphäre
frei. Durch das Ansprechen der Scheibe wird ein weiteres Ansteigen des Staudruckes
verhindert. Er wird vielmehr gemäß der Kurve V schnell auf Werte unterhalb des Staudruckes
nach Kurve III so abgebaut, daß zum Zeitpunkt to die Druckverhältnisse mindestens
dem ungestörten Schalldämpfer entsprechen. Der Löschvorgang an der Leistungsschaltstelle
wird somit nicht beeinträchtigt.
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Eine Ausführungsform des Schalldämpfers nach der Erfindung zeigen
die F i g. 2 und 3. Mit 1 ist das Blasventil einer Leistungsschaltstelle
bezeichnet, die im Innern einer nur teilweise dargestellten Schalt-kammer
angeordnet ist. An das Blasventil ist ein Gasführungsgehäuse 2 angeschlossen, auf
das ein Schalldämpfer 3 aufgesetzt ist. Der Schalldämpfer besteht im wesentlichen
aus einem Tragkörper 4 mit den angeflanschten Seitenteilen 5 und
6, in denen großflächige Öffnungen vorgesehen sind. Die Zwischenschicht
7 aus schallschluckendem Material ist auf den, Körper 4 aufgebracht und durch
einen weiteren überwurf 8 nach außen abgedeckt.
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Wenn während eines Abschaltvorganges das Blasventil 1 geöffnet
ist, strömt durch die Öffnung 9 im Schalldämpfer 3 Druckgas in diesen
hinein. Noir malerweise gelangt das Druckgas durch die Perforation in dem Körper
4 durch das schaUschluckende Material 7 und durch die Perforation des überwurfes
8 hindurch ins Freie. Die eingezeichneten Pfeile geben in etwa die Richtung
der Druckgasströmung an. Dabei.stefft sich ein stationärer Druckzustand ein, wie
er in der Kurve III des Teilbildes b
in F i g. 1 angegeben worden ist.
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Bei einem verdämmten Schalldämpfer steigt der Druck je nach dem Verdämmungsgrad
nach der Kurve IV des Teilbildes c (F i g. 1) auf einen Druckwert an
' der von der Höhe des Schalterbetriebsdruckes und der Trägheit der beweglichen
Scheibe 10 bestimmt ist. Mit dem Seitenteil 6 kann ein Tragkörper12
verbunden sein, durch dessen Mittelöffnung ein an der Scheibe 10 befestigter
Bolzen 13
hindurchgeführt ist. Zwischen dem Körper12 und einem Widerlager14
am Bolzen13 ist eine Feder 15 angeordnet, die so bemessen ist, daß die Scheibe
10 bei überschreiten eines bestimmten Staudruckes im Schalldämpfer
3 von dem Seitenflansch 6 abgehoben wird. Dadurch wird die volle Öffnung
11
freigegeben. An Stelle der Feder 15 kann der Bolzen 13 mit
einem Gewicht versehen sein, das die Scheibe 10 nach dem Abbau des überdruckes
wieder auf das Seitenteil 6 zieht. Schließlich ist es auch denkbar, auf Federn,
Gewichte od. ä. zur Lieferung der Schließkraft für die Scheibe zu verzichten
und allein das Gewicht der Scheibe dem gewünschten Öffnungsdruck anzupassen. Die
Scheibe 10 verschließt im Seitenteil 6 eine Öffnung 11, die
etwa den gleichen Querschnitt hat wie die Öffnung 9. Bei entstehendem überdruck
wird die Scheibe 10 angehoben und der volle öffnungshub bereits nach
8 ms erreicht. über die nunmehr freigegebene Öffnung 11 kann das Druckgas
ins Freie entweichen, wodurch sich der gefährliche überdruck im Innern des Schalldämpfers
entsprechend dem Kurvenzug V rasch auf unbedenkliche bzw. zulässige Werte abbauen
kann.
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In F i g. 3 ist noch einmal der obere Teil des Schalldämpfers
vergrößert dargestellt. Die Scheibe 11
ist durch den im Innern des Schalldämpfers
herrschenden überdruck von ihrem Sitz abgehoben worden und gewährleistet durch die
Freigabe der öffnung 11 einen raschen Abbau des Druckes im Schalldämpfer
3.