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In Abhängigkeit von der Dichte eines Gases arbeitender Steuerschalter
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 20t 455 ist ein in Abhängigkeit von der Dichte
eines Gases arbeitender St euersohalt er bekannt, der das Gassystem eines Hochspannungsschalters
mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel überwacht. Der Steuerschalter besitzt einen
elektrischen Kontakt, auf den in der einen nicht tung eine Feder wirkt. Die Feder
bildet eine Gegenkraft zu der mit Hilfe einer Membran aufgebracbten Kraft eines
in einem Behält er eingeschlossenen Volumens des Gases Durch die Verwendung des
gleichen Gases wie des zu überwachenden Gases in dem geschlossenen Behälter kann
man die Temperaturabhängigkeit des Gasdruckes ausschalten, so daß die Arbeitskennlinie
des Steuer-Schalters unabhängig von der Temperatur eine bestimmte Relation zur Dichte
des Gases ist.
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Der bekannte Steuerschalter ist so aufgebaut, daß ei als Faltenbalg
ausgebildeter beweglicher Teil mit der einen Stirnseite an dem starren Deckel eines
stabilen Gehäuses betestigt ist, das das zu überwachende Gas einschließt. An der
anderen Stirnseite des Faltenbalges ist ein ebenfalls starrer Metallteil befestigt,
der den beweglichen Kontakt trat. Diese Ausbildung ist in verschiedener Einsicht
unvorteilhaft. Sie soll deshalb durch die Erfindung verbessert werden.
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Die erfindungzgemäße Ausbildung des Steuerschalters ist d a d u r
c h g e k e n n z e i c h n e t, daß da als starrer Metallteil ausgebildeten
Behälter
eine im wesentlichen ebene Metallmembran als Schaltglied zugeordnet ist. nivrbei
ist die Membran nicht als Faltenbal4-; ausgebildet. Sie kann deshalb wesentlich
billiger hergestellt werden. Außerdem braucht dia Membran nur an ihrem auß rcn Rande
mit dem starren Metallteil verbunden zu werden. Dies geschieht vorzugsweise in Form
einer metallischen Verbindung durch Löten oder noch besser durch Schweißen. Mithin
ist auch der Fertigungsaufwand des Steuerschalters nach der Erfindung kleiner.
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Der Steuerschalter nach der Erfindung zeichnet sich ferner dadurch
aus, daß die ebene. Membran mit geringem Aufwand von den starren Metllteilen eingeschlossen
sein kann. Z.B.. kann der Metallteil mit Stützflächen die Endlagen der Metallmembran
bestimmen. Deshalb kann mit Membran dünner bemessen werden, als wenn sie allein
den vollen Gasdruck aufnehmen müßte. Außerdem können die die Stützflächen bildenden
Teile die Metallmembran vollständig einschließen, so daß die Membran mechanisch
geschützt ist. Der Steuerschalter nach der Erfindung kann somit ohne Gefahr in der
Fabrik fertig montiert und gegebenenfalls geeicht werden. Er wird dann zum Verwendungsort
transportiert und dort eingebaut, ohne daß sich die für seine Ansprechwerte wesentliche
Membran durch äußere Einflüsse nennenswert verändern kann. Schließlich ist es auch
möglich, die Membran so auszubilden, daß sie beim Ansprechen eine Schnappbewegung
ausführt. Hierzu kann die Membran an ihrem Rande eingespannt werden.
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In Gegensatz zu dem vorstehend geschilderten beksnnten Steuerschalter,
der ein besonderes, vom Faltenbalg über einen Stößel betätigtes Kontaktsystem benötigt,
kann der Metallteil be Steuerschalter nach der erfindung selbst Teil des Strompfades
über den Steuerschalter sein. Zweckmäßig ist der Metallteil dabei--mit einem Isolierstoffträger
befestigt.
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Wie sich gezeigt hat, kann die Fertigung von Steuerschaltern, insbesondere
die Einhaltung genau definierter Ansprechwerte, dadurch erleichtert werden, daß
der Metallteil einen abschweißbaren Stutzen zur Füllung mit dem Gas aufweist. Der
Steuerschalter kann in diesem Sinne als vollständig geschlossene und betriebsmäßig/oifenbare
Einheit gefertigt und eingebaut werden, so daß alle Schwierigkeiten, die bei bekannten
Schaltern durch cinc Justierung am Einbauort entstehen, beim Steuerschalter nach
der Erfindung wegfallen.
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Zur näheren Erlauterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es handelt sich un einen Steuerschalter,
der in Abhängigkeit von der Dichte den Betrieb eines nicht dargestellten Kompressors
überwachen soll. Der Kompressor fördert das Gas aus einem Niederdruckbe hält er
eines nicht sichtbaren llochspannungsleistungsschalt ers mit Schwefelhexafluorid
(SF6) als Löschmittel in den Hochdruckbehälter, wie an sich bekannt ist. Dabei würde
sich bei gleichem Druck des Gascs die Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur
ändern. Für die Löschwirkung ist Jedoch eine gleichbleibende Dichte erwünscht.
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Von 2en Leistun,sschaltcr ist im Ausführungsbeispiel nur die Wand
1 zu sehen, die zum Niederdruckbehälter des Schalters gestört. In den Niederdruckbehälter,
der SF6 von z.B. 3 at enthalt, ist der als Ganzes mit 3 bezeichnete Steuerschalter
eingesetzt.
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Zu diesem Zweck ragt in eine Bohrung 5 der Behälterwand 1 ein Flansch
6, an dem mit einem Isolierstoffkörper 7 der als Ganzes mit 8 bezeichnete Metallbehälter
des Steusachalters befestigt ist.
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Der Behälter 8 umfaßt einen starren zylindrischen Metallkörper
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mit einem abschweißbaren Nippel 11 und einer angeschweißten Platte 12, die Bohrungen
13 in das Innere 14 des Körpers 10 aufweist. Alle genannten Teile bestehen aus gasdichtem
Metall, vorzugsweise Kupfer oder Stahl. Die mechanischen Anforderungen an das Material
sind verhältnismäßig gering. Lediglich bis zum Einbau in den Niederdruckbehälter
muß der Druck der Gasfüllung von den Teilen 1Q und 18 aufgenommen werden. Die den
Inneren 14 abgekehrte SeSte der Platte 12 ist gerundet. Dort liegt eine mit der
Platte 12 verschweißte oder verötete Metallmembran 16 an. Die Metallmembran 16 ist
eine im unbelasteten Zustand ebene danfte Scheibe aus gasdichtes Material, das Federeigenschaften
aufwesien kann. Sie liegt im Spalt 17, zwischen der Platte 12 und einer mit dieser
verbundenen Platte 18, die über Bohrungen 19 mit dem Innern 2 des Niederdruckbehälters
in Verbindung steht.
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Wie man sieht, ist in der-itte der Membran 16 ein Kontaktkörper 22
befestigt. Auf der gegenüberliegenden Seite wirkt eine Druck feder 23 auf die Membran
ein. Dem Kontaktkörper 22 ist eine Schraube 25 zugeordnet, die im Isoliersteil 7
sitzt. Ihre Länge ist in bezug auf den Kontaktteil 22 einstellbar, wobei die Einstellung
mit einer Kontermutter 24 gesIchert werden kann.
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An der Kontermutter ist ein Draht 26 befestigt, der durch den Flansch
6 mit einer Isolierstoffbuchse 27 geführt ist. Eine gleiche Isolierstoffdurchführung
28 für einen Draht 29 vermittelt einen Anschluß an den Metallbebälter 3.
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Zur Erläuterung der Funktion der Erfindung wird angenommen, daß der
Druck im Niederdruckbehälter bei einer Betriebstemperatur von 200C eine bestimmte
Dichte zur Folge hat, die unabhängig, v"on der Änderung der Temperatur beibehalten
werden soll. In diesem Fall ist das Innere 14 des Behälters 8 ebenfalls mit
SF5
der gleichen Dichte fefüllt. Man kann z.B. SF6 unter einem Druck von 3 at bei Zimmertemperatur
von 20°C einfüllen. Steigt nun in Niederdruckbehälter der Druck des dort vorhandenen
Gases, weil bei einer Ausschaltung das über den lichtbogen strömende Gas in den
Niederdruckbehälter gelangt, so wird die membran 16 in die gezeichnete lage gedrückt.
Dadurch wird der Stronkreis 22, 25 unterbrochen, so daß ein Relais abfällt. Auf
diese Weise wird der nicht dargestellte Kompressor eingeschaltet, der das Gas aus
dem Niederdruckbehälter in den Hochdruckbehälter zurückfördert. Bei Erreichen der
richtigen Dichte, wölbt sich die Mdembran 16 unter der Einwirkung des Gases im Innern
14 in die entgegengesetzte Endlage durch. Der Stromkreis wird geschlossen.
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Das nicht gezeichnete Relais kann wieder anziehen und den Kompressor
außer Betrieb nehmen.
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.tie man sieht, ist der neue Steuerschalter einfach aufgebaut.
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Er besteht nur aus dem Metallteil 10 und den beiden in der Bearbeitung
gloichen Platten 12 und 18. Die für die Dichtebemessung wesentliche Membran 16 spricht
dank ihrer großen Fläche schon bei geringen Dichtedifferenzen an. Sie arbeitet zurverlässig
direkt in Abhängigkeit von der Diechte im Innern 14 und im Niederdruckbehälter 2.
Für einen mechanischen Schutz der Membran 16 sorgen die Teile 12 und 18, die mit
ihren dem Spalt 17 zugekehrten gewölbten Flächen 20, 21 die Membran 16 in den Endlagen
stützen und umhüllen.
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Boi der Erfindung werden keine empfindlichen Rohrleitungen benötigt,
die den Gasdruck oder eine der Temperatur entsprechende Kraft aus dem Niederdruckbehälter
herausführen. Die heraussuführenden Drähte 27 und 29 sind meohanisch weitaus unempfindlicher
und leicht zu ersetzen.
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Man erkennt sofort, daß der Steuerschalter- 3 die gleiche Temperatur
wie das im Niederdruckbehälter enthaltene Gas aufsweisen muß. Fehlmeldungen sind
damit ausgeschlossen.
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Es ist möglich, auf die Feder 23 zu verzichten, wenn z.B. durch dio
Eigenart der Membran 16 sichergestellt ist, daß eine Schnappbewegung ausgeführt
wird, die die gewünschte Schaltleistung zwischen den Kontakten 22 und 25 ergibt.
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Der neue Steuerschalter kann auch zur Überwachung des gases in geschlossenen
Gefäßen, z.B. in der Kammer eines Blaskolbenschalters, dienen, in der das Gas im
Ruhezustand stets die gleiche Dichte hat. Für diesen Fall wird ein Unterschreiten
der gewünschten Dichte nit dem Steuerschalter nach der Erfindung gemeldet, so daß
der Schalter unabhängig von tenperaturbedingten Druckänderungen Leckverluste mit
geringen Toleranzen erfaßt, Mit Hilfe der Feder kann man bei dem zuletzt genannten
Anwendungsfall auch ausschließen, daß ein Leck des Behälters 8 des Steuerschalters
zu Fehlmeldungen führt. Cazu wird der Gasdruck im Behälter kleiner als der des zu
überwachenden Gases gewählt und die vorgegebene Druckdifferenz durch eine Feder
ausgeglichen.
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Diese Feder verursacht eine Störmeldung, wenn der Behälter des Stouerschalters
bei einem Leck den gleichen Druck wie das zu überwachende Gas aufweist.
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1 Figur 9 Ansprüche