DE1907344B2 - Druckgasschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter, insbesondere für Mittelspannungen, dessen Blasventil mit einem als Entlüftungsventil ausgebildeten Tellerventil zur Betätigung des Schalters eine bauliche Einheit bildet, wobei der Ventilteller des Entlüftungsventils mit einem gegenüber dem Durchmesser seiner Ventilstange mehrfach größerem Durchirittsdurchmesser versehen und der zu entlüftende Raum praktisch auf den den Öffnungshub des Blasventils begrenzenden Raum beschränkt ist.

Druckgasschalter mit einer solchen vorteilhaften Ausbildung ihrer Blas- und Betätigungsventile sind bekannt (deutsche Patentschrift 1 018 956). Sie benötigen jedoch noch eine erhebliche Antriebskraft für die Öffnung des Betätigungsventils, da auf dessen Ventilteller wegen seiner großen Fläche, die durch den großen Austrittsquerschnitt bedingt ist, ein hoher Druck lastet. Zur Überwindung dieses hohen Drukkcs. muß z. B. ein Betäiigungsmagnet ein starkes Magnetfeld erhalten, zu dessen Aufbau eine große An- fcahl von Amperewindungen notwendig ist, da eine bestimmte Höhe des Magnetspulenstromes nicht überschritten werden darf. Aus diesem Grund ist die Zeit, die ein starker Elektromagnet zur Betätigung eines Ventils braucht, weit langer als diejenige Zeit, die ein schwächerer Elektromagnet für die Betätigung eines Ventils, mit z. B. kleinem Durchflußquerschnitt benötigt.

Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, einen Druckgasschalter für eine Schaltercigenzeit von weniger als eine halbe Periode, das sind weniger als 10 ms bei 50 Hz, auszulegen. Wenn aber bereits die Eigenzeit des Elektromagneten für das Betätigungsventil weit über 10 ms liegt, auch wenn mit einem Stoßstrom durch eine Kondensatorentladung zur Be schleunigung des Magnetankers gearbeitet wird, so ist es klar, daß die gestellte Aufgabe mit der bekannten Ausbildung von Blasventil und Betätigungsventil nicht gelöst werden kann. Es bedarf hierzu noch einer weiteren Maßnahme.

Diese besteht nun darin, daß das als Betätigungsventil dienende Entlüftungsventil erfmdungsgemäß als ein bis auf den aufzubringenden Schließdruck entlastetes Ventil ausgebildet ist. Bei einem solchen Ventil benötigt der Betätigungsmagnet nur die Kraft

ίο zur Überwindung des Schließdruckes, die in der Größenordnung von etwa 2 bis 3 kp je Zentimeter Umfang des Abdichtungssitzes liegt. Diese Kraft ist naturgemäß um ein Vielfaches geringer als die bei einem nicht druckentlasleten Tellerventil mit großem Öffnungsquerschnitt notwendige Kraft, für ein druckentlastetes Ventil reicht daher auch ein Belätigungsmagnet mit so kleiner Eigenzeit aus, daß der Ausschal tvorgang am Schalter in der vorgegebenen Zeit von weniger als einer Periode abläuft, wie an Hand von Oszillogrammen nachweisbar ist.

Druckentlastete Betätigungsventile für Druckgasschalter sind an sich bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 152 738). Sie jedoch als Entlüftungsventile in so vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem

*5 eng mit ihm zusammengebauten Blasventil zu verwenden, wobei ein kleiner zu entlüftender Raum und ein großer Austrittsquerschnitt für das abzuführende Druckgas vorgesehen sind, war dem Fachmann bisher nicht eingefallen, obwohl das Bestreben, die Schaltereigenzeit möglichst unter 10 ms herabzusetzen, schon seit mehr als 30 Jahren bestand.

So ist in der deutschen Patentschrift 645 060 davon die Rede, eine Fahrleitung für elektrische Bahnen von einem Kurzschlußstiom möglichst in 20 bis 30 ms zu entlasten, weil nur dann Zerstörungen von Fahrleitungsteilen durch thermische Einwirkungen vermieden werden. 20 bis 30 ms stellt dabei die Gesamtausschaltzeit dar, d. h., vom Auslöseimpuls bis zum Erlöschen des Lichtbogens. Um dies zu ermöglichcn, darf die Schaltereigenzeit höchstens 10 ms betragen. Eine Stromunterbrechung durch einen Leistungsschalter innerhalb dieser kurzen Zeit war aber nicht möglich, weil die Ausschaltzeiten der damaligen Leistungsschalter bei etwa 120 ms lagen. Es blieb daher nur übrig, die Fahrleitung hinter einem Leistungsschalter durch einen Kurzschließer in etwa 20 ms mit Erde zu verbinden und den abgeleiteten Strom dann durch den Leistungsschalter zu unterbrechen, wobei dessen lange Ausschaltzeit keinen schäd-

So liehen Einfluß mehr auf die Fahrleitungsteile hatte.

Eine andere Maßnahme zur Erreichung von Ausschaltzeiten unter 10 ms ist in der deutschen Patentschrift 494 620 beschrieben worden. Sie besteht darin, den Auslösemechanismus eines Leistungsschalters durch eine höherfrequente, der zu schützenden Anlage überlagerte Schwingung zu steuern, wenn diese durch einen Kurzschluß, z.B. in ihrer Stromgröße, verändert wird. Da die Änderung der höherfrequenten Schwingung weit schneller erfolgt als die Än- derung des betriebsfrequenten Schalterstromes, so kann die Auslösung des Schalters so frühzeitig erfolgen, daß seine Ausschaltzeit unter 10 ms liegt.

Beide bekannten Schnellschalt-Einrichtungen sind jedoch im Vergleich zu dem Schalter nach der Erfin-

dung sehr aufwendig, so daß sie, soweit sie überhaupt praktisch ausgeführt werden, für viele Schaltanlagen wirtschaftlich nicht tragbar sind. Im Gegensatz hierzu unterscheidet sich der Schalter nach der Erfindung in

seinen Abmessungen praktisch nicht von den üblichen Schaltern seines Typs, so daß er mit seinen sehr kurzen Ausschaltzeiten einen wesentlichen technischen Fortschritt für den Schaltanlagenbau, z. B, besonders im Bahnbetrieb, bedeutet.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F ί g. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Das Blasventil besitzt einen Ventilteller 1, der mittels einer Stange 2 in Armen 3 des Ventilkörpers geführt ist. Der Ventilteller 1 steht auf beiden Seiten unter dem Druck der Blasluft. Die Rückseite ist an ein Entlüftungsventil 4 angeschlossen. Dieses ist dadurch bis auf den Schließdruck entlastet, daß der Hauptteil seines Ventiltellers als Kolben innerhalb eines entlüfteten Zylinders 5 gleitet. Wird die Ventilstange 6 durch einen nicht weiter dargestellten Betätigungsmagneten in Pfeilrichtung verschoben, so tritt die in dem Raum 7 anstehende Luft über das Entlüftungsventil und die Kanäle 8 ins Freie. Da ein großer Öffnungsquerschnitt zur Verfügung steht, erfolgt die Entlüf- tun« augenblicklich, so daß auch das Blasventil nach wenigen ms geöffnet wird. Die einströmende Blasluft gelangt über den Kanal 9 zum Druckgasschalter.

In den F i g. 2 bis 5 sind symbolisch der Pol eines Mittelspannungs-Druckgasschalters 10 mit einem Druckluftkessel 11 und die Ventilanordnung 12 dargestellt. Nach Fig. 2 kann die Druckentlastung des Entlüftungsventils 4 auch durch einen vom gleichen Druck beaufschlagten kleineren Kolben 13 erfolgen, der mit dem Ventilteller mechanisch verbunden ist und in einem ebenfalls entlüfteten Zylinder 14 gleitet. Der Ventilteller 1 des Blasventils ist hier als frei beweglicher Kolben dargestellt, Die Absteuerung des Entiüftungsventils erfolgt über einen Druckluftantrieb.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 unterscheidet sich von dem nach der F i g. 2 nur dadurch, daß die Blasluft unmittelbar an der Schaukammer ansteht. Zu diesem Zweck ist der Ventilteller 1 über eine Stange 16 mit dem Ventilteller 17 des Blasventils verbunden.

Eine noch dichtere Speicherung der Blasluft an der Schaltstrecke zeigt das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4. Das Entlüftungsventil 4 entspricht dem der Fig. 2 mit seinem Ventilteller und dem Kolben 13. Das Blasventil hat einen Ringkolben 18, der bei öffnung des Entlüftungsventils durch die anstehende Blasluft nach unten gedruckt wird und dabei den Schaltstift 19 in die Löschstellung mitnimmt.

In F i g. 5 ist ein Teilschnitt der Blasventilanordnung im vergrößerten Maßstab dargestellt. Man erkcnni hier, daß das Blasventil 18 über einen Ansatz 20 den Kolben 21 des Schrltstiftes 19 bei seiner Abwärtsbewegung mitnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckgasschalter, insbesondere für Mittelspannungen, dessen Blasventil mit einem als Entlüftungsventil ausgebildeten Tellerventil zur Betätigung des Schalters eine bauliche Einheit bildet, wobei der Ventilteller des Entlüftungsventils mit einem gegenüber dem Durchmesser seiner Ventilstange mehrfach größeren Durchtrittsdurchmesser versehen und der zu entlüftende Raum praktisch auf den den Öffnungshub des Blasventils begrenzenden Raum beschränkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (4) als ein bis auf den aufzubringenden Schließdruck entlastetes Ventil ausgebildet ist.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar am Ventilteller de-, Entlüftungsventils (4) ein in einem entlüfteten Zylinder (5) gleitender Kolben angebracht ist.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilteller des Entlüftungsventils (4) ein in einem entlüfteten Zylinder (14) gleitender Kolben (13) mit kleinerer Beaufschlagungsfläche als die des Ventiltellers verbunden ist, der mit dem Ventilteller einen Diffcrentialko!^sen bildet.