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DE69516206T2 - Lastschalter mit reduzierter Kompression - Google Patents

Lastschalter mit reduzierter Kompression

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DE69516206T2
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Germany
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lastschalter, der insbesondere für hohe Spannungen geeignet ist, mit zusätzlicher Selbstkompression.
  • Genauer betrifft sie einen Lastschalter von der Art mit Selbstfunkenlöschung, umfassend eine isolierende Umhüllung, die mit einem unter Druck stehenden dielektrischen Gas gefüllt ist, zwei zusammenwirkende Lichtbogenkontakte, von denen wenigstens einer Teil einer bewegbaren Kontaktanordnung, die mit einem Befestigungsmittel verbunden und so angepaßt ist, daß sie in der Umhüllung zwischen einer Verschlußstellung und einer Öffnungsstellung axial verschoben werden kann, wobei die bewegbare Kontaktanordnung durch ein erstes Rohr, das an seinem Ende den bewegbaren Lichtbogenkontakt trägt, und ein zum ersten Rohr koaxiales zweites Rohr gebildet wird, um beiderseits einer das erste und das zweite Rohr verbindenden Krone eine Expansionskammer mit konstantem Volumen, die durch eine Blasdüse abgeschlossen wird, und eine Kompressionskammer, die mit der Expansionskammer in kommunizierender Verbindung steht und durch einen Kolben abgeschlossen wird, abzugrenzen, wobei erste Mittel zur Kompression des Gases in der Kompressionskammer während eines ersten Teils der Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung zwischen der Verschlußstellung und der Öffnungsstellung und zweite Mittel zur Druckminderung des Gases in der Kompressionskammer während eines zweiten Teils dieser gleichen Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung vorgesehen sind.
  • Ein solcher Lastschalter wird in der von der Anmelderin eingereichten Patentanmeldung EP-0 591 039 beschrieben.
  • Entsprechend dieser vorbekannten Druckschrift ist der Kolben halb-beweglich und es ist ein Mittel zur Immobilisierung des Kolbens während eines ersten Teils der Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung zwischen der Verschlußstellung und der Öffnungsstellung und ein Mittel zum axialen Verschieben des Kolbens mit der bewegbaren Kontaktanordnung während eines zweite Teils dieser gleichen Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung vorgesehen. Das Mittel zum axialen Verschieben des Kolbens wird durch einen mit der bewegbaren Kontaktanordnung verbundenen Mitnehmer, welcher einen mit dem Kolben verbundenen Anschlag während des zweiten Teils der Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung mitnimmt, gebildet, wobei dieser Anschlag auf der Wegstrecke dieses Mitnehmers angeordnet ist. Der Kolben ist mit einem dritten Rohr verbunden, das mit wenigstens einem Langloch versehen ist, in dem sich ein Zapfen verschiebt, der an dem ersten Rohr befestigt ist und bezüglich jenem radial in Richtung auf das zweite Rohr verläuft. Das Mittel zur Immobilisierung des Kolbens wird durch eine Feder, die zwischen dem Mitnehmer und dem Kolben angeordnet ist, und durch ein festes Haltemittel, das mit dem Kolben zusammenwirkt, gebildet.
  • Im Falle von zu unterbrechenden schwachen Strömen erfolgt die während eines Öffnungsvorgangs zwischen den Lichtbogenkontakten stattfindende Löschung des Lichtbogens mithilfe einer Kompression des Gases in der Kompressionskammer. Nun vollzieht sich die durch einen, von der Kompressionskammer kommenden, Gasfluß erzielte Lichtbogenlöschung vor dem Ende der Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung. Als Folge ist es nicht notwendig das Gas in der Kompressionskammer während der gesamten Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung zu komprimieren. Ausgehend von dem Moment, wo sich der Kolben mit der bewegbaren Kontaktanordnung verschiebt, ist die zur Betätigung der bewegbaren Kontaktanordnung notwendige Energiemenge aufgrund der Tatsache, daß es kein Komressionsgas mehr gibt, stark vermindert.
  • Gleichwohl ruft in dieser bekannten Anordnung die den halb-beweglichen Kolben beanspruchende Feder eine ständige Kraft auf das Steuerpleuel hervor und bringt eine Erhöhung der notwendigen Betätigungsenergie mit sich.
  • Ziel der Erfindung ist es, einen Lastschalter mit geringer Betätigungsenergie und folglich kostengünstig zur Verfügung zu stellen, dessen Löschung schwacher Ströme durch Selbstkompression und die Löschung starker Ströme durch thermische Ausdehnung erfolgt.
  • Erfindungsgemäß umfassen hierfür die ersten Mittel den festen Kolben, der mit dem ersten Rohr während eines bestimmten Laufes x zusammenwirkt, und die zweiten Mittel umfassen ein Mittel zum Auslaß des in der Kompressionskammer enthaltenen Gases aus dieser Kompressionskammer, welches wirkt wenn der Lauf x beendet ist.
  • In vorteilhafter Weise ist der Lauf x dem Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes auf dem festen Lichtbogenkontakt vor deren Trennung gleich ist.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird das erste Rohr stirnseitig durch eine Wand abgeschlossen, die in einem bestimmten Abstand d1 von der Krone auf deren den Lichtbogenkontakten entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
  • Vorzugsweise umfassen die zweiten Mittel wenigstens ein in dem ersten Rohr ausgeführtes Langloch, das auf der den Lichtbogenkontakten entgegengesetzten Seite der Krone angeordnet ist, welches eine Länge hat, die größer ist als die Dicke des Kolbens und dessen von der Krone am weitesten entfernte Rand einen Abstand d von der Krone hat, wobei der Abstand d dem Abstand d1 gleich oder kleiner als dieser ist, und wobei die dem bewegbaren Lichtbogenkontakt gegenüberliegende Seite des Kolbens in Verschlußstellung von der Krone eine Entfernung von d+x hat.
  • Andererseits liegt der der Krone naheste Rand des Langloches bei einem Abstand d2 von dem Kolben, der dem gesamten Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes gleich oder größer als dieser ist, wenn sich der Lastschalter in Verschlußstellung befindet.
  • In diesem Fall grenzt in vorteilhafter Weise das Langloch der genannten Wand an, wobei der Abstand d dem Abstand d1 gleich ist.
  • Gegebenenfalls ist ein verschiebbarer, ringförmiger Anschlag innerhalb der Kompressionskammer angeordnet, wobei der Anschlag nach dem Lauf x dank einer zwischen diesem Anschlag und dem Kolben angeordneten Dämpfungsfeder zum Anschlag gegen die Krone kommt.
  • Gegebenenfalls kann das Langloch durch eine in dem ersten Rohr ausgeführte Anordnung von Öffnungen gebildet werden.
  • Vorzugsweise wird das in der Kompressionskammer enthaltene Gas aus dieser in das Innere der Hülle entleert, wenn der Lauf x beendet ist, und hierfür wird vorteilhaft der Kolben von einem zu dem genannten ersten und zweiten Rohr koaxialen festen Rohr getragen und von wenigstens einer Öffnung zur Entleerung des Gases durchbohrt, welche in der Nähe seines den genannten Kontakten entgegengesetzten Endes befindlich ist.
  • Die Erfindung wird im weiteren mithilfe der Figuren, die nur eine bevorzugten Ausführungsform darstellen, genauer beschrieben.
  • Die Fig. 1 zeigt einen Längschnitt eines erfindungsgemäßen Lastschalters in Verschlußstellung.
  • Die Fig. 2 und 3 zeigen Längsschnitte eines erfindungsgemäßen Lastschalters in Zwischenstellungen zwischen der Verschlußstellung und der Öffnungsstellung. Die Fig. 4 zeigt einen Längschnitt eines erfindungsgemäßen Lastschalters in Öffnungsstellung.
  • Die Fig. 5 bis 7 zeigen entsprechend einer Ausführungsvariante Längsschnitte eines erfindungsgemäßen Lastschalters in Verschluß-, Zwischen- und Öffnungsstellung.
  • Der in den Figuren dargestellte Lastschalter umfaßt in herkömmlicher Weise eine isolierende Hülle 1, die mit einem unter Druck stehenden dielektrischen Gas gefüllt ist, zwei zusammenwirkende Lichtbogenkontakte 3A, 7A, von denen wenigstens einer Teil einer bewegbaren Kontaktanordnung ist, die mit einem Befestigungsmittel 6 verbunden und so angepaßt ist, daß sie in der Umhüllung 1 zwischen einer Verschlußstellung und einer Öffnungsstellung axial verschoben werden kann, wobei die bewegbare Kontaktanordnung durch ein erstes Rohr 7, das an seinem Ende den bewegbaren Lichtbogenkontakt 7A trägt, und ein zum ersten Rohr 7 koaxiales zweites Rohr 8 gebildet wird, um beiderseits einer das erste und das zweite Rohr verbindenden Krone 9 eine Expansionskammer 17 mit konstantem Volumen, die durch eine Blasdüse 10 abgeschlossen wird, und eine Kompressionskammer 18, die mit der Expansionskammer mittels einer Einrichtungsklappe 2 in kommunizierender Verbindung steht und durch einen Kolben 11 abgeschlossen wird, abzugrenzen. Der Lastschalter kann gleichermaßen einen Permanentkontakt 14 aufweisen, der mit dem Ende 8A des zweiten Rohres 8 einen bewegbaren permanenten Kontakt bildet.
  • Wie zuvor sind erste Mittel zur Kompression des Gases in der Kompressionskammer 18 während eines ersten Teils der Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung zwischen der Verschlußstellung und der Öffnungsstellung und zweite Mittel zur Druckminderung des Gases in der Kompressionskammer 18 während eines zweiten Teils dieser gleichen Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung vorgesehen.
  • Die ersten Mittel umfassen den festen Kolben 11, der mit ersten Rohr 7 für einen bestimmten Lauf x während der Verschiebung der bewegbaren Anordnung zusammenwirkt, und die zweiten Mittel umfassen ein Mittel zum Auslaß des in der Kompressionskammer 18 enthaltenen Gases aus dieser, welches wirkt wenn der Lauf x beendet ist.
  • Der Lauf x ist dem Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes 7A auf dem festen Lichtbogenkontakt 3A vor deren Trennung gleich. Das erste Rohr 7 wird stirnseitig durch eine Wand 5 abgeschlossen, die in einem bestimmten Abstand d1 von der Krone 9 auf deren den Lichtbogenkontakten entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
  • Die zweiten Mittel umfassen wenigstens ein in dem ersten Rohr 7 ausgeführtes Langloch, das auf der den Lichtbogenkontakten entgegengesetzten Seite der Krone 9 angeordnet ist, welches eine Länge hat, die größer ist als die Dicke des Kolbens 11 und dessen von der Krone 9 am weitesten entfernte Rand einen Abstand d von der Krone 9 hat, wobei der Abstand d dem Abstand d1 gleich ist, jedoch gegebenenfalls kleiner als dieser sein kann, und wobei die dem bewegbaren Lichtbogenkontakt 7A gegenüberliegende Seite des Kolbens 11 in Verschlußstellung von der Krone 9 eine Entfernung von d+x hat. Andererseits liegt der der Krone 9 nächste Rand des Langloches 4 bei einem Abstand d2 von dem Kolben 11, der dem gesamten Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes 7A gleich oder größer als dieser ist, wenn sich der Lastschalter in Verschlußstellung befindet.
  • Das Langloch 4 kann durch eine in dem ersten Rohr 7 ausgeführte Anordnung von Öffnungen gebildet werden. Diese Öffnungen können auf einer Erzeugenden des Rohres 7 ausgerichtet und/oder entsprechend verschiedener Erzeugenden angeordnet sein. In diesem Fall sind die oben genannten Ränder die Endränder der Anordnung der Öffnungen.
  • Der Kolben 11 wird von einem festen Rohr 21 getragen, das zum Beispiel an der Platte 20 des Stromanschlusses befestigt ist und zu dem genannten ersten und zweiten Rohr 7, 8 koaxial ist und von wenigstens einer Öffnung 22 zur Entleerung des Gases durchbohrt wird, welches in der Nähe seines den genannten Kontakten 3A, 7A entgegengesetzten Endes befindlich ist.
  • Während der Öffnung verschiebt sich die von dem Betätigungsmittel 6 mitgenommene bewegbare Kontaktanordnung nach rechts (entsprechend der Darstellung in der Fig. I) und der feste Kolben 11 und das Rohr 7 verschieben sich relativ auf einem Lauf x, wie es in der Fig. 2 erkennbar ist. Das Gas wird dann in der Kompressionskammer 18 komprimiert und drückt die Klappe 2 in Öffnungsstellung. Das Gas wird dann gleichermaßen in der Expansionskammer 17 komprimiert. In Anbetracht des Langloches 4 wird es gleichermaßen in dem Volumen 19 im Innern des ersten Rohres 7 komprimiert, wobei dieses Volume 19 dann durch die Wand 5 und durch den festen Kontakt 3A, der mit dem bewegbaren Kontakt 7A zusammenwirkt, verschlossen wird.
  • Wenn die bewegbare Kontaktanordnung den Lauf x durchgeführt hat, wird ihre Bewegung fortgesetzt und erreicht die in der Fig. 3 dargestellte Stellung. Der Kolben 11 überschneidet sich dann mit dem Langloch 4 und die Kontakte 3A und 7A trennen sich. Der Lichtbogen bildet sich also zwischen diesen Kontakten aus. Die wirksame Kompression ist dann beendet. Die Kompressionskammer 18 und das innere Volumen 19 des ersten Rohres 7 werden geöffnet und das komprimierte Gas kann gegen das Hinterteil des Kolbens 11 strömen und durch die Mündung(en) 22 in das Innere der Hülle 1 entweichen. Die Expansionskammer wird gleichermaßen geöffnet und das in dieser Kammer komprimierte Gas bläst den Lichtbogen zwischen den Kontakten 3A und 7A aus. Der während des Laufes x erzeugte Überdruck ist also ausreichend um das Unterbrechen von schwachen Strömen, die 15 bis 20% des Trennvermögens entsprechen, zu gewährleisten. Außerdem erhöht sich im Falle von starken Strömen, angesichts der durch den Lichtbogen hervorgerufenen Erhitzung und der dadurch verursachten thermischen Ausdehnung der Druck in der Kammer 17. Eine optimale Auslegung der Expansionskammer 17 ermöglicht es, starke Ströme einzig und allein durch thermische Ausdehnung zu unterbrechen. Es ist festzuhalten, daß diese Expansion ohne Reaktion auf das Betätigungsgestänge 6 ist.
  • Die Verschiebung der bewegbaren Anordnung setzt sich fort, bis die in der Fig. 4 dargestellte Öffnungsstellung erreicht ist und das Ausblasen dehnt sich zwischen die Kontakte 3A und 7A aus, während das Gas weiterhin hinter dem Kolben 11 entweicht. Da der Abstand d2 dem gesamten Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes am Ende der Öffnung gleich ist oder größer als dieser ist, ist die Kompressionskammer 18 immer in kommunizierender Verbindung mit dem Volumen 19 und das Gas dieser Kammer 18 kann immer noch evakuiert werden.
  • Entsprechend einer in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsvariante, ist ein verschiebbarer, ringförmiger Anschlag 13 innerhalb der Kompressionskammer 18 angeordnet, wobei der Anschlag nach dem Lauf x, dank einer Dämpfungsfeder 12, die zwischen diesem Anschlag 13 und dem Kolben 11 angeordnet und über ihre Enden an diesen beiden Teilen befestigt ist, zum Anschlag gegen die Krone 9 kommt.
  • Die Funktionsweise ist die gleiche wie zuvor, nur mit dem Unterschied, daß wenn, wie in der Fig. 6 dargestellt ist, der Lauf x erfolgt ist, der Anschlag 13 in den Anschlag gegen die Krone 9 kommt und die Feder 12 in der Folge der Verschiebung die Rolle des Dämpfers spielt, indem sie bis zu dem Bewegungsende komprimiert wird, so wie es in der Fig. 7 dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß die Energie dieser Feder 12 am Wiederverschluß des Lastschalters teil hat.

Claims (10)

1. Lastschalter von der Art mit Selbstfunkenlöschung, umfassend eine isolierende Hülle (1), die mit einem unter Druck stehenden dielektrischen Gas gefüllt ist, zwei zusammenwirkende Lichtbogenkontakte (3A, 7A), von denen wenigstens einer Teil einer bewegbaren Kontaktanordnung, die mit einem Befestigungsmittel (6) verbunden und so angepaßt ist, daß sie in der Umhüllung zwischen einer Verschlußstellung und einer Öffnungsstellung axial verschoben werden kann, wobei die bewegbare Kontaktanordnung durch ein erstes Rohr (7), das an seinem Ende den bewegbaren Lichtbogenkontakt (7A) trägt, und ein zum ersten Rohr koaxiales zweites Rohr (8) gebildet wird, um beiderseits einer das erste und das zweite Rohr verbindenden Krone (9) eine Expansionskammer (17) mit konstantem Volumen, die durch eine Blasdüse (10) abgeschlossen wird, und eine Kompressionskammer (18), die mit der Expansionskammer in kommunizierender Verbindung steht und durch einen Kolben (11) abgeschlossen wird, abzugrenzen, wobei erste Mittel zur Kompression des Gases in der Kompressionskammer während eines ersten Teils der Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung zwischen der Verschlußstellung und der Öffnungsstellung und zweite Mittel zur Druckminderung des Gases in der Kompressionskammer während eines zweiten Teils dieser gleichen Verschiebung der bewegbaren Kontaktanordnung vorgesehen sind, welcher Lastschalter dadurch gekennzeichnet ist, daß die ersten Mittel den festen Kolben (11) umfassen, der mit dem ersten Rohr (7) während eines bestimmten Laufes x zusammenwirkt, und daß die zweiten Mittel ein Mittel zum Auslaß des in der Kompressionskammer enthaltenen Gases aus dieser Kompressionskammer umfassen, welches wirkt wenn der Lauf x beendet ist.
2. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lauf x dem Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes (7A) auf dem festen Lichtbogenkontakt (3A) vor deren Trennung gleich ist.
3. Lastschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (7) stirnseitig durch eine Wand (5) abgeschlossen ist, die in einem bestimmten Abstand d1 von der Krone (9) auf deren den Lichtbogenkontakten entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
4. Lastschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel wenigstens ein in dem ersten Rohr (7) ausgeführtes Langloch umfassen, das auf der den Lichtbogenkontakten entgegengesetzten Seite der Krone (9) angeordnet ist, welches eine Länge hat, die größer ist als die Dicke des Kolbens (11) und dessen von der Krone (9) am weitesten entfernte Rand einen Abstand d von der Krone (9) hat, wobei der Abstand d dem Abstand d1 gleich oder kleiner als dieser ist, und wobei die dem bewegbaren Lichtbogenkontakt (7A) gegenüberliegende Seite des Kolbens (11) in Verschlußstellung von der Krone (9) eine Entfernung von d+x hat.
5. Lastschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Krone (9) naheste Rand des Langloches (4) bei einem Abstand d2 des Kolbens (11) liegt, der dem gesamten Lauf des bewegbaren Lichtbogenkontaktes gleich oder größer als dieser ist, wenn sich der Lastschalter in Verschlußstellung befindet.
6. Lastschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Langloch (4) der genannten Wand (5) angrenzt, wobei der Abstand d dem Abstand d1 gleich ist.
7. Lastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein verschiebbarer, ringförmiger Anschlag (13) innerhalb der Kompressionskammer (18) angeordnet ist, wobei der Anschlag (13) nach dem Lauf x dank einer zwischen diesem Anschlag (13) und dem Kolben (11) angeordneten Dämpfungsfeder (12) zum Anschlag gegen die Krone (9) kommt.
8. Lastschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Langloch (4) durch eine in dem ersten Rohr ausgeführte Anordnung von Öffnungen gebildet wird.
9. Lastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Kompressionskammer (18) enthaltene Gas aus dieser in das Innere der Hülle (1) entleert wird, wenn der Lauf x beendet ist.
10. Lastschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) von einem zu dem genannten ersten und zweiten Rohr (7, 8) koaxialen festen Rohr (21) getragen und von wenigstens einer Öffnung (22) zur Entleerung des Gases durchbohrt wird, welches in der Nähe seines den genannten Kontakten (3A, 7A) entgegengesetzten Endes befindlich ist.
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