DE1026396B

DE1026396B - High-voltage pressure gas switch

Info

Publication number: DE1026396B
Application number: DEL17040A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hellmut Koch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1953-11-05
Filing date: 1953-11-05
Publication date: 1958-03-20

Description

Es sind Hochspannungs-Druckgasschalter bekannt, bei denen durch die Auslösung einer Explosion von Spreng- oder Treibstoff Druckgas zur Betätigung der Schaltkontakte sowie zur Beblasung des Lichtbogens erzeugt wird. Solche Schalter sind bei den geringen zur Verfügung stehenden Druckgasmengen nur für kleinere Schaltleistung«! brauchbar. Die Erfindung bezieht sich auf Druckgasschalter für höhere Leistungen, bei denen das Druckgas nicht unmittelbar am Schalter selbst erzeugt wird, sondern einem von einer be- ίο sonderen Druckgasanlage aufgefüllten Vorratsbehälter entnommen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein äußerst schnelles Ansprechen der das Druckgas steuernden Einrichtung zu erreichen, um so zu geringstmöglichen Eigenzeiten des Schalters zu kommen.There are high-voltage pressure gas switches known in which by triggering an explosion of Explosive or fuel pressurized gas to actuate the switching contacts and to blow out the arc is produced. Such switches are only for the small amounts of compressed gas available smaller switching capacity «! useful. The invention relates to gas pressure switches for higher performance, where the pressurized gas is not generated directly at the switch itself, but from one of the ίο special pressurized gas system is taken from the filled storage tank. The invention has the task based on achieving an extremely rapid response of the device controlling the pressurized gas, so as to do so to come to the lowest possible idle times of the counter.

Bei bestimmten Schalterausführungen, bei denen die Schaltkammern auf hohen Stützersäulen, z. B. bei Spannungen von 220 kV und darüber, angeordnet sind, benötigt das Druckgas eine bestimmte Zeit, um von dem Vorratsbehälter zu den Kontakten zu gelangen. Diese Zeit liegt für solche Konstruktionen fest und kann nicht verkürzt werden. Dagegen ist es möglich, die Zeit zur Betätigung des Auslaßventils für das Druckgas, das am oder in der Nähe des Vorratsbehälters angebracht ist, dadurch zu verkürzen, daß man die Vor- und Hauptventile mit ihren Rohrleitungen vermeidet, die bisher zur Betätigung des Auslaßventils benötigt wurden. Die zur Betätigung dieser Steuerventile verbrauchte Zeit beträgt etwa 30 bis 50% der gesamten Eigenzeit des Schalters.With certain switch designs, where the switching chambers on high support columns, z. B. at Voltages of 220 kV and above are arranged, the compressed gas needs a certain time to move from the reservoir to get to the contacts. This time is fixed for such constructions and cannot be shortened. On the other hand, it is possible to set the time to operate the exhaust valve for the To shorten compressed gas that is attached to or in the vicinity of the storage container that one avoids the pilot and main valves with their pipelines, which were previously used to operate the outlet valve were needed. The time taken to operate these control valves is about 30 to 50% of the total operating time of the switch.

Durch die Erfindung, die ebenfalls von einer eine Spreng- oder Treibstoff enthaltenden Vorrichtung zur Auslösung des Ausschaltvorganges und zur Beblasung des Lichtbogens durch Druckgas ausgeht, das einer besonderen Druckgaserzeugungsanlage entnommen und in einem am Schalter vorgesehenen Behälter gespeichert wird, wird die für die Steuerung des Auslaßventils benötigte Zeit nun dadurch auf einen Bruchteil der bisher notwendigen Zeit herabgesetzt, daß erfindungsgemäß die Vorrichtung unmittelbar mit dem Auslaßventil des im Vorratsbehälter am Schalter angesammelten Druckgases gekuppelt ist. Auf diese Weise werden Vor- und Hauptsteuerventile vermieden und das Auslaßventil bei Auftreten eines Ausschaltimpulses schlagartig geöffnet. In der praktischen Ausführung der Erfindung kann dabei die Spindel des Auslaßventils mit einem von den Explosionsgasen beaufschlagbaren Schaltkolben versehen sein oder zwecks noch schnellerer Ansprechwirkung der Schaltkolben von der Ventilspindel mechanisch getrennt und zwischen beiden ein geringer Leerhub vorgesehen sein. Dem Schaltkolben wird dadurch eine hohe Anfangsgeschwindigkeit erteilt. Die Erzeugung der Explo- Ho chsp annungs -Druckgas s chalterBy the invention, which is also used by a device containing an explosive or propellant Triggering of the switch-off process and the blowing of the arc by pressurized gas goes out, which is a special compressed gas generation system and stored in a container provided at the counter the time required to control the exhaust valve is now reduced to a fraction the previously necessary time reduced that according to the invention the device directly with the Discharge valve of the compressed gas accumulated in the reservoir at the switch is coupled. To this In this way, pilot and main control valves are avoided and the exhaust valve when a switch-off pulse occurs opened suddenly. In the practical embodiment of the invention, the spindle of the Exhaust valve be provided with a switching piston acted upon by the explosion gases or for the purpose even faster response action of the switching piston mechanically separated from the valve spindle and between both a small idle stroke can be provided. This gives the switching piston a high initial speed. The generation of the explo- High voltage compressed gas switch

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m.b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m.b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Dipl.-Ing. Hellmut Koch, Kassel,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Hellmut Koch, Kassel,
has been named as the inventor

sionsgase erfolgt vorzugsweise in einer Kammer mit selbsttätiger Zuführung von Sprengstoff enthaltenden Patronen oder dadurch, daß in die Kammer im notwendigen Augenblick Treibstoff eingespritzt wird oder schon vorhanden ist. Die Zündung des Explosionsstoffes selbst erfolgt in an sich bekannter Weise über einen Zündtransformator, an dessen Hochspannungswicklung Zündelektroden angeschlossen sind.Sion gases are preferably carried out in a chamber with automatic supply of explosives containing Cartridges or by injecting fuel into the chamber at the necessary moment or already exists. The explosive itself is ignited in a manner known per se Via an ignition transformer with ignition electrodes connected to its high-voltage winding.

Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Zeichnung, wobei inAn expedient embodiment of the invention is shown in the drawing, wherein in

Abb. 1 ein Schnitt durch das Auslaßventil mit der Schaltvorrichtung und inFig. 1 is a section through the exhaust valve with the switching device and in

Abb. 2 ein Schnitt durch die Explosionskammer in der Vorderansicht und Draufsicht wiedergegeben ist.Fig. 2 shows a section through the explosion chamber in the front view and top view.

Das an einem Druckgasbehälter angeschlossene Auslaßventil 1 besitzt einen unter Federdruck stehenden Ventilteller 2, dessen Spindel 3 nach einem geringen Leerhub von der Stange 4 eines Differentialkolbens 5 betätigt wird und dadurch dem Druckgas den Zutritt zu den Rohrleitungen 6 und 7 ermöglicht. Das Aufstoßen des Ventils 1 erfolgt nach Beaufschlagung der kleineren Fläche des Kolbens 5 durch die in der Kammer 8 erzeugten Explosionsgase. Diese werden über die Leitung 9 dem Kolben 5 zugeleitet und bewirken dadurch eine schlagartige Abwärtsbewegung des Kolbens 5 gegen den Druck der Feder 10 so weit, bis der Kolben 5 auf die Stoßpuffer 12 auftrifft. Der Zylinderraum 13 des Kolbens 5 steht einmal über die Drosselleitung 14 und ferner über die Leitung 15 mit der vom Druckgas nach öffnen des Ventils 2 durchflossenen Leitung 7 in Verbindung. Außerdem ist an den Zylinderraum 13 ein Zusatzspeicher 16 angeschlossen, dessen Rauminhalt durch einen Schraubdeckel 17 verändert werden kann. Der Zusatzspeicher 16 dient dazu, die Wirkung des über die Drosselleitung 14 eindringenden Druckgases zu verzögern. Von der Kolbenstange 4 wird eine Auswerfervorrichtung 18 betätigt,The outlet valve 1 connected to a pressurized gas container has a spring pressure Valve plate 2, the spindle 3 of which after a small idle stroke from the rod 4 of a differential piston 5 is actuated and thereby enables access to the pipelines 6 and 7 for the pressurized gas. The valve 1 is pushed open after the smaller area of the piston 5 has been acted upon by the in the chamber 8 generated explosive gases. These are fed to the piston 5 via the line 9 and thereby cause a sudden downward movement of the piston 5 against the pressure of the spring 10 so far, until the piston 5 hits the shock buffer 12. The cylinder space 13 of the piston 5 is once on the Throttle line 14 and also via line 15 with the pressure gas through which the valve 2 flows after opening Line 7 in connection. In addition, an additional memory 16 is connected to the cylinder chamber 13, the volume of which can be changed by means of a screw cap 17. The additional memory 16 is used to delay the effect of the compressed gas penetrating through the throttle line 14. From the piston rod 4 an ejector device 18 is actuated,

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die beim Schließen des Ventils 2 die Zuführung von Patronen zur Erzeugung der Explosionsgase in die Kammer 8 von dem Magazin 19 (Abb. 2) veranlaßt und gleichzeitig die Einführung einer neuen Patrone in die Kammer 8 für einen neuen Schaltvorgang vorbereitet. when closing the valve 2, the supply of cartridges for generating the explosion gases in the Chamber 8 of the magazine 19 (Fig. 2) causes and at the same time the introduction of a new cartridge in the chamber 8 prepared for a new switching process.

Aus Abb. 2 ist der Aufbau der Explosionskammer 8 näher ersichtlich. In der Kammer 8 ist ein Schloß 20 enthalten, das in seiner vorderen Stellung durch eine Sperre 21 festgehalten ist. Die Feder 22 dient zum Vorschub des Schlosses und die Feder 23 zur Dämpfung der Rücklaufbewegung. Die Zündung des Sprengstoffes erfolgt über einen nicht weiter dargestellten Zündtransformator und eine Elektrodenanordnung 24, die einen Zündfunken erzeugt, der auf die z. B. mit gepreßter Schießbaumwolle gefüllte Patrone 25 einwirkt, von denen sich eine größere Anzahl in dem Magazin 19 befindet.The structure of the explosion chamber 8 is shown in Fig. 2 can be seen in more detail. In the chamber 8 a lock 20 is contained, which in its front position by a Lock 21 is held. The spring 22 is used to advance the lock and the spring 23 for damping the return movement. The explosive is ignited via a not shown Ignition transformer and an electrode assembly 24 that generates an ignition spark that is directed to the z. B. with Pressed gun cotton filled cartridge 25 acts, of which a larger number in the Magazine 19 is located.

Wird, während sich das Schaltschloß 20 in der vorderen Stellung befindet, vom Arbeitskontakt des Auslöserelais her ein Ausschaltimpuls gegeben, so wird über den Zündtransformator an die Zündelektroden 24 ein Gleichstromstoß gelegt, der zu einem Zündfunken führt und dadurch die Sprengstoffmasse der PatronenIs, while the switch lock 20 is in the front position, from the normally open contact of the trip relay If a switch-off pulse is given, the ignition transformer is sent to the ignition electrodes 24 A direct current surge is placed, which leads to an ignition spark and thereby the explosive mass of the cartridges

25 zur Explosion bringt. Es bildet sich eine Druckwelle aus, die sich durch die Rohrleitung 9 in das Innere des Zylinders 13 fortpflanzt und in diesem Raum oberhalb des Kolbens 5 einen hohen Druck erzeugt. Der Kolben setzt sich nach unten in Bewegung und schlägt nach etwa 2 mm Leerhub das Auslaßventil auf und setzt nach Überwinden der Gegenkraft des Ventils 2 und der Feder 10 seinen Weg bis zum Aufschlag auf den Puffer 12 fort. Nachdem der Kolben 5 die Leitung 15 überlaufen hat, erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Zylinder oberhalb der kleineren Kolbenfläche und dem Druck in dem Rohr 7. Dadurch wird eine übermäßige Druckbildung im Zylinder 13 vermieden und eine pneumatische Selbsthaltung des Ventils 2 erzielt. Durch das Druckgas wird gleichzeitig der Raum unter der größeren Kolbenfläche über die Drosselleitung 14 langsam aufgefüllt, wobei die Zeit für die Auffüllung durch den verstellbaren Zusatzspeicher 16 beliebig vergrößert werden kann. Sobald der Druckanstieg genügend hoch ist, wird durch die Differentialwirkung des Kolbens 5 eine Bewegung in Richtung auf seine obere Endstellung eingeleitet. Bevor das Auslaßventil 2 schließt, trifft der obere Teil der Kolbenstange 4 auf die Auswerfervorrichtung 18 und entriegelt die Sperrvorrichtung 21 aus ihrer Eingriffsstellung. Dadurch wird das Schloß 20 mit seiner Patrone freigegeben und kann nun gegen die Kraft der Feder 22 durch den anstehenden Druck nach rückwärts gelangen, wobei die durch die Auswerferkralle25 explodes. A pressure wave forms which is carried through the pipe 9 into the interior of the cylinder 13 propagates and generates a high pressure in this space above the piston 5. The piston starts moving downwards and, after an idle stroke of about 2 mm, opens the exhaust valve and after overcoming the opposing force of the valve 2 and the spring 10, its way to the impact to the buffer 12. After the piston 5 has overflowed the line 15, pressure equalization takes place between the pressure in the cylinder above the smaller piston area and the pressure in the tube 7. Thereby an excessive pressure build-up in the cylinder 13 is avoided and a pneumatic self-holding of the Valve 2 achieved. The pressurized gas simultaneously creates the space under the larger piston area over the Throttle line 14 filled up slowly, the time for filling through the adjustable additional memory 16 can be enlarged as required. As soon as the pressure rise is sufficiently high, the Differential action of the piston 5 initiated a movement in the direction of its upper end position. Before the outlet valve 2 closes, the upper part of the piston rod 4 hits the ejector device 18 and unlocks the locking device 21 from its engaged position. This releases the lock 20 with its cartridge and can now counter the force the spring 22 move backwards due to the pressure applied, whereby the through the ejector claw

26 gehaltene Patrone gegen den Auswerfer 27 läuft und durch die öffnung 28 nach oben geschleudert wird. Gleichzeitig folgt dem Rest des Druckgases ein intensiver Luftstrom durch die Leitung 9 nach, wodurch die Räume von etwaigen Resten der Verbrennungsgase über die Auswurföffnung 28 gereinigt werden. 26 held cartridge runs against the ejector 27 and is thrown through the opening 28 upwards. At the same time, the rest of the compressed gas is followed by an intense stream of air through the line 9, as a result of which the rooms are cleaned of any residues of the combustion gases via the discharge opening 28.

Das Schloß 20 wird in seiner hinteren Endstellung (gestrichelt dargestellt) durch die Feder 23 abgefangen und durch die Sperre 29 festgehalten. Die vordere Sperre 21 wird, nachdem die Stange des Kolbens 5 ihre Endstellung erreicht hat, wieder freigegeben und fällt in die Bahn des Schlosses ein. Der Raum unter dem Differentialkolben wird durch die Leitung 14 und die Bohrung 14 a entlüftet.The lock 20 is caught in its rear end position (shown in dashed lines) by the spring 23 and held by the lock 29. The front lock 21 is after the rod of the piston 5 has reached its end position, released again and falls into the path of the castle. The space below the differential piston is vented through line 14 and bore 14 a.

Zur Vorbereitung eines neuen Schaltvorgangs wird beim Einschalten auf die Sperre 29 mittels Druckgas ein Stoß ausgeübt und dadurch deren Riegel angehoben. Das Schloß schnellt durch die Federkraft nach vorn und nimmt mit seiner Stirnfläche eine Patrone aus dem Magazin 19 mit und drückt sie die schiefe Ebene hoch, bis sie mit ihrem Bund in die Kralle 26 des Schlosses einrastet. Kurz vor Erreichen der vorderen Endstellung wird der Riegel der Sperre 21 angehoben. Die Sperre rastet nach Überlaufen sofort wieder ein und hält das Schloß in seiner vorderen Stellung fest. Die Schnellventilsteuerung ist damit wieder einsatzbereit.To prepare for a new switching process, the lock 29 is activated by means of pressurized gas a shock was exerted and the bolt was lifted as a result. The lock snaps up due to the spring force front and takes a cartridge from the magazine 19 with its end face and pushes it crooked Level up until it engages with its collar in the claw 26 of the lock. Just before reaching the front In the end position, the bolt of the lock 21 is raised. The lock engages immediately after overflowing again and holds the lock in its front position. The quick valve control is with it ready for use again.

Claims

Patent claims,

1. High-voltage pressure gas switch with a device containing explosives or propellants to trigger the switch-off process and blow out the arc with compressed gas a special storage container on the switch, characterized in that the device is directly with the outlet valve of the compressed gas accumulated in the storage tank at the switch is coupled.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the spindle (3) of the outlet valve (1) is provided with a switching piston (5) which can be acted upon by the explosion gases.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the switching piston (5) of the The valve spindle (3) is mechanically separated and a small idle stroke is provided between the two.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the switching piston (5) as a differential piston is formed, the larger area of which after opening the exhaust valve (1) via a throttle line (14) is acted upon by the compressed gas.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the space below the larger Piston surface is connected to an additional memory (16) which can be changed in terms of space.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the smaller area of the differential piston after opening the outlet valve (1) additionally via a line (15) from the compressed gas is applied.

Considered publications:
German Patent No. 568 887;
U.S. Patent No. 723,183;
British Patent No. 26,693 from 1901.

1 sheet of drawings