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Einrichtung zur Be- und Entlüftung der Druckluftzuführungsleitungen
von elektrischen Schaltern, insbesondere Druckgasschaltem Die Erfindung betrifft
eine Be- und Entlüftungseinrichtung für die Druckluftleitung von elektrischen Schaltern,
insbesondere Druckgasschaltern, die mit einer Membransteuerung in Abhängigkeit von
der Druckluftströmung arbeitet.
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Bei elektrischen Schaltern, insbesondere Druckgasschaltern, die zum
Antrieb bzw. zur Beblasung der Schaltkontakte mit fremderzeugter Druckluft arbeiten,
wird die Druckluft im allgemeinen durch einen gegebenenfalls für mehrere Schalteinheiten
gemeinsam vorgesehenen Kompressor bereitgestellt und über eine Hauptluftleitung
auf die einzelnen Luftspeicher der Schalteinheiten bzt. Schalter verteilt. Der Kompressor
bleibt nur so lange in Betrieb, bis die :einzelnen Luftspeicher, -die meist für
mehrere Schaltvorgänge bemessen werden, aufgefüllt sind.' Ist durch einen Schaltvorgang
:ein Druckabfall in einem der Luftspeicher erfolgt, so wird der Kompressor mittels
eines Druckwächters in Tätigkeit gesetzt. Dabei besteht die Schwierigkeit, daß der
Kompressor nur. mit erheblichem Leistungsaufwand gegen die unter Druck stehende
Leitung anlaufen kann. Um den Antriebsmotor des Kompressors zu schonen, ist man
deshalb bestrebt, den dem Kompressor zunächst liegenden Leitungsabschnitt, sobald
der Kompressor zum Stillstand gekommen ist, zu entlüften. Der Kompressor kann dann
unter Atmosphärendruck anlaufen.
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Zur Entlüftung von Druckluftleitung:en ist es bekannt, in der Leitung
einzelne Ausströmöffnungen anzubringen, über die beim Stillstand des Kompressors
der Druckausgleich der in der Leitung enthaltenen Luft hohen Druckes mit der Umgebungsluft
erfolgt. Diese Ausgleichsöffnungen haben den Nachteil, daß während des. Arbeitens
des Komr
pressors infolge des in der Leitung herrschenden Überdruckes
Druckluft in beträchtlichen Mengen ins Freie entweicht und Druckluftverlusteentstehen.
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Man hat deshalb bereits vorgeschlageg,: diese Ausgleichsöffnungen,
sobald der Kompressor in Tätigkeit tritt, zu verschließen. Hierzu werden die Ausgleichsöffnungen
als Ventile ausgebildet, die in Abhängigkeit von der Tätigkeit des Kompressors geöffnet
bzw. geschlossen werden. Eine solche Ausbildung der Entlüftungsvorrichtung erfordert
aber komplizierte Steuervorrichtungen.
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Durch die Erfindung werden die Nachteile der vorerwähnten Anordnungen
vermieden, und es wird eine Einrichtung geschaffen, die völlig unabhängig von fremden
Hilfsquellen einzig auf pneumatischer Grundlage arbeitet. Die Entlüftungseinrichtung
ist dabei, wie an sich bekannt, an dem zwischen dem mit einem Rückschlagventil versehenen
Luftspeicher und dem Kompressor liegenden Leitungsabschnitt vorgesehen und gibt,
sobald der Kompressor und damit die Druckluftströmung in der Leitung zuxn Stillstand
gekommen ist, die Aus= Strömung der in der Leitung enthaltenen Druckluft frei. Die
Erfindung besteht darin, daß zur Steuerung der Ausströmöffnung eine dünne, ebene
Membran vorgesehen ist, die beweglich in einer Druckkammer gespannt ist, doppelseitig
mit Druckluft beaufschlagt wird und in Abhängigkeit von ihrer Auslenkung die Ausströmöffnung
für die Druckluft freigibt. Die beiden Räume der Druckkammer sind an zwei Leitungsstellen
verschiedenen Querschnittes angeschlossen. Da die Strömungsgeschwindigkeit der Druckluft
umgekehrt proportional dem Strömungsquerschnitt ist, wird die Anschlußstelle geringen
Querschnittes zwar eine hohe Strömungsgeschwindigkeit, jedoch einen geringeren Druck
aufweisen. Die gleichen Druckverhältnisse wie an den Anschlußsbellen herrschen in
der Membrankammer, so daß die Membran seitlich ausgelenkt wird und dabei die Ausströmöfnung
verschließt. Sobald mit dem Still stand des Kompressors die Strömung in der Hauptluftleitung
zum Stillstand gekommen ist, stellen Aich in den beiden Kammerräumen gleiche Drücke
ein, und die Membran gibt die Aussttöm@öfnung frei.
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Diese Ausbildung der Entlüftungseinrichtung hat den Vorteil, daß sie
keinerlei mechanische oder elektrische Steuerung seitens des Kompressors erfordert.
Außerdem werden größere Druckluftverluste, solange der Kompressor arbeitet, mit
Sicherheit vermieden.
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Durch einige geringfügige Änderungen läß.t sich die gleiche Einrichtung
nach der weiteren Erfindung auch zur Belüftung von Druckluft Leitungen mit bestimmten
Druckluftmengen innerhalb einer Zeiteinheit verwenden. Diese Aufgabe liegt besonders
bei in Betrieb befindlichen elektrischen Hochspannungsschaltern vor, in denen sich
bei raschen Tempe,-raturabsenkungen unter Umständen Kondens, wasser bildet, das
die Isolierfestigkeit der Schalterteile herabsetzt. Die Ansammlung von Feuchtigkeit
läßt sich, wie bekannt, in einfacher Weise dadurch verhindern, daß man ständig kleine
Mengen entspannter Druckluft durch die Leitungen und das Schalterinnere streichen
läßt.
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Auf der Zeichnung sind in den Abb. I 'bis 3 zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Abb. i zeigt in schematischer Form die Anordnung
der Entlüftungseinrichtung innerhalb einer Druckluftverteilungsanlage. Abb.2 zeigt
den Aufbau der Membransteuerung im einzelnen für die Entlüftungseinrichtung nach
Abb. i. Abb. 3 schließlich bringt eine Darstellung der Membransteuerung, wie sie
zur Belüftung der Schalter dient.
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In Abb. i ist an den Kompressor i die Hauptluftleitung 2 ,angeschlossen,
welche die Druckluft auf die Abzweigstelle 3, die durch ein Rückschlagventil 4.
gegen die Hauptluftleitung 2 abgeschlossen wird, auf die Luftspeicher 5 der einzelnen
Schalter bzw. Schalteinheiten verteilt. Der zwischen dem Rückschlagventil4 und dem
Kompressor i liegende Leitungsteil kann durch die Steuervorrichtung 6 entlüftet
werden.
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In der Abb. 2 sind die beiden Druckräume 7 und 8 der Membranka.mmer
6 durch die Leitungen g und io an zwei verschiedene Stellen 11, 12 der Hauptluftleitung
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angeschlossen. Die Leitung io mündet dabei .über einen Stichkanal
13 an einer Leitungsstelle verengten Querschnittes, die von einer Düse 12,
z. B. einer Venturidüse, gebildet sein kann. In den mit der Düse i2 verbundenen
Kammerraum 8 wird zugleich auch das Ausströmrohr 14, das zur Entlüftung der Hauptluftleitung
2 dient, eingeführt. Innerhalb der Membrankammer 6 ist die Membran 15 eingespannt,
die aus einer leicht beweglichen, dünnen Metallfolie, zweckmäßig in Scheibenform,
besteht und die Kammer 6 in zwei Räume 7 und 8 luftdicht aufteilt. Die Membran 15
und die. Mündung 16 des Ausströmrohres 14 haben dabei voneinander einen solchen
Abstand, daß bei gleichen Druckverhältnissen in den Membrankammern 7 und 8 die Ausströmmündung
16 freigegeben ist, während ein Drucküberschuß im Raum 7 die Membran 15 in die gestrichelte
Stellung auslenkt und die Ausströmmündung i 6 verschließt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist dabei folgende: Sobald der Kompressor
in
Tätigkeit tritt und eine Drucklüftströmung in der Leitung 2 entsteht,
wird in der Düse 12 infolge der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit an dieser Stelle
ein Druckabfall gegenüber den übrigen Leitungsquerschnitten eintreten. Dieser Druckabfall
setzt sich über den Stichkanal 13 und . die Leitung i o in den Druckraum 8 fort,
während der Druckraum 7 unter dein hohen Leitungsdruck steht. Die Membran z 5 wird
deshalb gegen die Öffnung 16 ausgelenkt und die Öffnung verschlossen. Ist der Kompressor
zum Stillstand gekommen, so setzt auch die Strömung in der Leitung 2 aus. In den
beiden Leitungen g und io sowie den Kammerräumen 7 und 8 entstehen gleiche Druckverhältnisse,
die MembranfedertzuTück, und die Leitung 2 wird über den Stichkanal 13 und das Leitungsstück
i o mit dem Ausströmrohr 14 verbunden und entlüftet. Die Rückbewegung der Membran
kann von im Kammerraum 8 vorgesehenen Druckfedern unterstützt werden.
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Durch die Anordnung von Rückschlag-! ventilen, wie Abb. i zeigt, kann
die Entlüftung , auf bestimmte Leitungsabschnitte beschränkt werden. Zweckmäßig
wird der unmittelbar ari den Kompressor anschließende Leitungsteil entlüftet, doch
läßt sich die Steuereinrichtung ebenso für beliebige Leitungsabes schnitte innerhalb
der Anlage, die eine Entlüftung erfordern, verwenden.
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Abb.3 zeigt .ein Ausführungsbeispiel der Belüftungseinrichtung. Hierzu
wird bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung an die sonst ins Freie mündende
Ausströmöffnung 16 der Membrankammer 8 eine Belüftungsleitung 14 angeschlossen und
die 'Verengung bzw. Drosselung 13 der Hauptleitung in die Zuleitung io zur Entlüftungskammer
8 selbst gelegt. Die Einrichtung besteht demnach im wesentlichen aus zwei sich gabelnden
Leitungsteilen 9, i o, die jeweils in einen Raum 7, 8 der Druckkammer 6 einmünden,
wobei in dem einen Leitungsteil i o die von einer oder mehreren Drosselstellen 13
gebildete Quers.chnittsverengung liegt. Die Drosselstellen 13 können regelbar sein.
Im übrigen Aufbau entspricht die Anordnung völlig der Einrichtung nach Abb. 2.
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Bei einer Druckluftströmung durch das Rohr 2 wird der Kammerraum 7
sofort mit dem Leitungsdruck erfüllt, während der Druckanstieg im Raum 8 durch die
Drosselstellen 13
verzögert wird. Die Membran. wird deshalb gegen die Mündung
16 der Belüftungsleitung gedrückt. Mit der Herstellung gleicher Druckverhältniss-p
federt die Membran in ihre Ausgangslage zurück und gibt die im Druckraum 8 enthaltene
Druckluft für die Belüftungsleitung 14 frei. Dabei kommt eine Strömung über die
Drosselstellen i-3 zustande, der stationäre Druck im Raum 7 überwiegt den Druck
von Raum 8, und der beschriebene Vorgang wiederholt sich von neuem. Die Membran
kommt also in Schwingungen, die eine konstante Druckluitbeschickung - der Belüftungsleitung
14 gestatten. Die abgegebene Druckluftmenge wird durch den Inhalt des Druckraumes
8, die Bemessung der Membran und die Stärke der Drosselung 13 in der Leitung io
bedingt, Die Einrichtung nach der Erfindung bewährt sich. besonders für die Bereitstellung
kleinster Druckluftmengen. Hierdurch ergibt sich für die Kompressoren eineerheblicheVer-.ringerung
der Arbeitszeit und somit eine beachtliche Minderung der Betriebskostender Anlage.
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Gegebenenfalls kann man mehrere derartige Einrichtungen zur schrittweisen
Druckstufung hintereinanderschalten.