DD256018A1 - Kurzschliesser, insbesondere fuer gasisolierte schaltanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurzschliesser, insbesondere fuer gasisolierte Schaltanlagen, bei dem unter Verwendung eines Feststoffantriebes ein mit einem Kurzschlussring versehener Antriebszylinder auf einem Differenzkolben axial verschiebbar angeordnet ist. Unter Beruecksichtigung der Vorteile, die sich aus der Anordnung des beweglichen Schaltstiftes, des Antriebszylinders, des Feststoffantriebes und des Gasstroemkanales auf einer gemeinsamen Achse ergeben, sollen vor allen Dingen die aeusseren Abmasse des Antriebes und somit des Kurzschliessers so minimiert werden, dass ihre Laenge nur noch dem Isolier- und Kontakthub entspricht. Die Erfindung sieht vor, dass die Kolbenstange ein den Energietraeger aufnehmendes Laderohr aufnimmt, wobei der den Energietraeger aufnehmende Ladungsraum sich im ausgeschalteten Zustand des Kurzschliessers hinter dem Kurzschlussring befindet und ueber eine stirnseitig in der Kolbenstange vorgesehene Oeffnung mit einem Hochdruckraum in Verbindung steht, der nach dem Ueberfahren des inneren Hauptkolbens durch den Hochdruckzylinder mit dem Niederdruckraum verbunden wird. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kurzschließer, insbesondere für gasisolierte Schaltanlagen, bei dem durch das Freiwerden der chemisch gebundenen Energie einer Ladung eines Energieträgers ein mit einem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring versehener Antriebszylinder auf einem feststehenden Kolben axial verschiebbar ist, wobei der Kolben als Differenzkolben ausgebildet und konzentrisch zur Kolbenstange eine aus Ringfedern bestehende Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Elektrische Schaltgeräte, bei deren Antrieben die chemisch gebundene Energie einer Ladung eines Energieträgers schnell in kinetische Energie umgewandelt wird, sind in den vielfältigsten Ausführungen bekannt. Dabei wird der meist pulverförmige Explosivstoff dosiert in kartuschenähnlichen Energieträgern gespeichert, welche wiederum in einer Ladungsträgerschraube fest untergebracht sind oder über eine mechanische Zuführungseinrichtung in einen Ladungsraum befördert werden. Durch Zündung des Energieträgers wird die chemisch gebundene Energie der Ladung freigesetzt und so an einen Antriebskolben übergeben, daß dieser die erforderliche Bewegung im Antriebszylinder ausführt.

Wie z. B. aus der DD-PS 211202, H 01 H 39/00 und aus dem Artikel von F. Menger „die Beherrschung von Kurzschlußlichtbögen in offenen und gekapselten Mittelspannungsanlagen" der Siemens-Zeitschrift 1960 (34), Heft 4, S.224/25 hervorgeht, ist dabei mit dem Kolben das Schaltgestänge und mit diesem der bewegliche Kontakt, der auch als Schaltstift ausgebildet sein kann, auf einer gemeinsamen Achse liegend, verbunden. Die Länge des Schaltstiftes wird vom je nach Spannungsebene notwendigen Abstand zwischen den zu trennenden bzw. zu verbindenden Potentialen bestimmt, während die Länge des Schaltgestänges von der Länge der Dämpfungseinrichtung und beispielsweise bei Erdungsschaltern von zusätzlichen Rückführeinrichungen abhängt.

- 2 - ΔΟΌ U IO

Da die Dämpfungseinrichtungen auf Grund der großen durch die Ladung des Energieträgers erzeugten kinetischen Energie sehr groß sein müssen, und ihre Länge daher mehr als dem einfachen Kolbenhub entspricht, haben derartige Antriebe äußere Abmaße, die mindestens dem doppelten Hub entsprechen. Da mit dem Antriebszylinder aber auch der Gasströmkanal und der Energieträger auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind (DD-PS 211202), um die Erosion im Gasströmkanal, hervorgerufen durch die hohen Temperaturen der Gase, sowie Energieverluste durch die Gasströmung zu minimieren, vergößern sich die äußeren Abmaße des Antriebes, die mindestens dem doppelten Hub entsprechen, weiter um die Länge des Ladungsraumes. Nun ist es zwar bei elektrischen Schaltgeräten allgemein bekannt, beispielsweise zur Erreichung unterschiedlicher Geschwindigkeiten bei einem Schaltvorgang, den Antriebskolben als Differenzkolben auszubilden und bei Blaskolbenschaltern mit einem feststehenden Kolben zu arbeiten, auf dem der den beweglichen Kontakt tragende Antriebszylinder axial verschiebbar angeordnet ist — die Verwendung von Ringfedern als Dämpfungseinrichtung auch bei Kurzschließern ist gemäß der Patentanmeldung WP H 01 H/280490.2 vorgeschlagen worden — aber alle diese Maßnahmen haben keinen wesentlichen Einfluß auf die äußeren Abmaße des Antriebes und damit auch nicht auf die des Kurzschließers.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die äußeren Abmaße des Antriebes und damit die des Kurzschließers so zu minimieren, daß ihre Länge nur noch annähernd dem Isolier- und Kontakthub entspricht, wobei gleichzeitig zu gewährleisten ist, daß die Vorteile, die sich aus der Anordnung der Bauteile auf einer gemeinsamen Wirkungsachse ergeben, erhalten bleiben und in diesem Hub auch die Abbremseinrichtungen enthalten sein sollen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kurzschließer, insbesondere für gasisolierte Schaltanlagen, zu schaffen, bei dem unter Verwendung eines mit einem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring versehenen Antriebszylinders, der auf einem feststehenden Differenzkolben axial verschiebbar angeordnet ist, der Energieträger so anzuordnen und der Druckverlauf der kinetischen Energie bei entsprechender Minimierung der äußeren Abmaße des Antriebes und damit der des Kurzschließers so zu reduzieren ist, daß der Antriebszylinder und damit der stirnseitig geschlossene Kurzschlußring sich zunächst mit großer Geschwindigkeit impulsartig in Richtung der feststehenden Gegenkontaktanordnung und nach annähernder Überwindung des elektrotechnisch notwendigen Hubes mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit bewegen. Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß zentrisch in der Kolbenstange ein den Energieträger aufnehmendes Laderohr vorgesehen ist, derart, daß der den Energieträger unmittelbar aufnehmende Ladungsraum sich im ausgeschalteten Zustand des Kurzschließers direkt hinter dem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring befindet, wobei der Ladungsraum über eine stirnseitig in der Kolbenstange vorgesehene Öffnung mit einem durch einen in den stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring eingelassenen Hochdruckzylinder sowie durch den inneren Hauptkolben des Differenzkolbens begrenzenden Hochdruckraum in Verbindung steht, und daß konzentrisch zur Kolbenstange zwischen dem inneren Hauptkolben und dem am Antriebszylinder anliegenden äußeren Hilfskolben ein Niederdruckraum vorgesehen ist, der nach dem Überfahren des inneren Hauptkolbens durch den Hochdruckzylinder mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, wobei die Kolbenstange auf der der Schaltgerätegefäßwand abgewandten Seite mit einer Befestigungsplatte verbunden ist, die ihrerseits mit der den Antriebszylinder aufnehmenden, an der Schaltgerätegefäßwand befestigten Chassishülse starr in Verbindung steht. Damit nach der Verbindung des Hochdruckraumes mit dem Niederdruckraum die noch verbleibende Bewegungsenergie vollständig umgesetzt werden kann, ist der Antriebszylinder auf der dem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring gegenüberliegenden Seite mit einem Bremsring versehen, der in der letzten Phase des Einschaltvorganges mit der unmittelbar hinter dem Differenzkolben angeordneten, aus Ringfedern bestehenden Dämpfungseinrichtung in Wirkverbindung steht. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Länge des Hochdruckzylinders annähernd dem Isolierhub. Das bedeutet, daß der innere Hauptkolben den Hochdruckzylinder verläßt, wenn der Isolierhub annähernd überwunden ist, so daß das momentane Volumen des komprimierten Gases zwischen dem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring und dem Differenzkolben schlagartig um eine Größenordnung wächst. Da sich jedoch das Antriebsgas zwischen dem Kurzschlußring und dem Differenzkolben ausdehnt, wird somit die Beschleunigung des Antriebszylinders wesentlich herabgesetzt, wodurch gleichzeitig die mechanische Belastung für den Bremsvorgang verringert wird, der Kontaktring aber in der Endlage noch für längere Zeit gehalten wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Laderohr über eine Verschraubung mit der Befestigungsplatte verbunden, so daß es gleichzeitig als Verschluß des Ladungsraumes dient. Dieser besteht vorteilhaft aus zwei Halbschalen, von denen eine aufklappbar ist, so daß nach Öffnung der Verschraubung und nach dem Herausziehen des Laderohres aus der Kolbenstange ein leichtes Auswechseln des Energieträgers innerhalb des Ladungsraumes erfolgen kann, wobei der hermetisch abgedichtete Isoliergasraum nicht geöffnet werden muß. Schließlich ist bei diesem erfindungsgemäß ausgebildeten Kurzschließer die auf Erdpotential befindliche Chassishülse über einen flexiblen Leiter im Bereich der Befestigungsplatte mit dem Antriebszylinder und damit auch der Kurzschlußring leitend verbunden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen Kurzschließer, teilweise im Schnitt mit einem Feststoffantrieb; Fig. 2: einen Schnitt eines Laderohres des Feststoffantriebes nach Figur 1; Fig.3: den Schnitt A-A des Laderohres nach Figur 2.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Kurzschließer ist eine Chassishülse 1 mit einer Schaltgerätegefäßwand 2 verbunden, die die feststehende Gegenkontaktanordnung3trägt. In der Chassishülse 1 ist ein Antriebszylinder 4 untergebracht, der gleichzeitig die Funktion des beweglichen Schaltstiftes übernimmt, indem er mit einem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring 5 versehen ist. Auf der diesem Kurzschlußring 5 gegenüberliegenden Seite ist der Antriebszylinder 4 mit einem Bremsring 6 versehen. Dabeiist der Antriebszylinder 4 gleitend auf einem aus einem inneren Hauptkolben 7 und aus einem äußeren Hilfskolben 8 bestehenden, feststehenden Differenzkolben angeordnet, der kraftschlüssig mit einer als Rohr ausgebildeten Kolbenstange 9 verbunden ist, auf der konzentrisch eine aus Ringfedern bestehende Dämpfungseinrichtung 10 aufgebracht ist, die durch die Federarretierung 11 gehalten wird. Auf ihrer dem Dämpfungskolben abgewandten Seite ist die Kolbenstange 9 an einer Befestigungsplatte 12 befestigt, die kraftschlüssig mit der Chassishülse 1 verbunden ist, während sie auf ihrer dem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring 5 zugerichteten Seite stirnseitig mit einer Öffnung 13 versehen ist. Innerhalb der als Rohr ausgebildeten Kolbenstange 9 ist ein Ladungsraum 14 vorgesehen, in den mittels eines Laderohres 15 ein Energieträger 16 eingebracht wird, wobei das Laderohr 15 durch eine Bohrung 17 in der Befestigungsplatte 12 und durch die als Rohr ausgebildete Kolbenstange9geführtwird und in dieser verbleibt, bis der Kurzschließer einen Kurzschlußvorgang vollzogen hat. Das Laderohr 15 selbst ist mit der Befestigungsplatte 12 durch die Verschraubung 18 verbunden. In der Bereitschaftslage des Kurzschließers befindet sich der innere Hauptkolben 7 in einem Hochdruckzylinder 19, dessen Länge etwa dem Isolierhub entspricht. Die auf Erdpotential befindliche Chassishülse 1 ist mittels eines flexiblen Leiters 20 mit dem Antriebszylinder 4 und mit dem Kurzschlußring 5 elektrisch leitend verbunden.

Wird nun ein Energieträger 16 gezündet, so dehnen sich die Reaktionsgase des Energieträgers 16 innerhalb des Hochdruckraumes 21 aus und der Hochdruckzylinder 19 sowie alle mit ihm kraftschlüssig verbundenen Bauteile, wie der stirnseitig geschlossene Kurzschlußring 5 und der Antriebszylinder 4, bewegen sich mit großer Geschwindigkeit impulsartig in Richtung der feststehenden Gegenkontaktanordnung 3 und zwar solange, bis der Isolierhub annähernd überwunden ist, also die feststehende Gegenkontaktanordnung 3 fast erreicht ist. Entsprechend der Länge des Hochdruckzylinders 19 verläßt jetzt der innere Hauptkolben 7 den Hochdruckzylinder 19 und die Reaktionsgase breiten sich im Niederdruckraum 22 aus. Auf Grund der plötzlichen Vergrößerung des Volumens sinkt der Druck der Reaktionsgase schlagartig ab und damit auch die in den Reaktionsgasen enthaltene Energie, die jetzt auch auf den äußeren Hilfskolben 8 wirkt. Die Bewegungsenergie des Differenzkolbens nimmt somit nicht mehr wesentlich zu. Es kommt somit schon zu einer wirksamen Abbremsung beim Einfahren des Kurzschlußringes 5 in die feststehende Gegenkontaktanordnung 3. Die noch verbleibende Bewegungsenergie wird beim Auftreffen des Bremsringes 6 auf die Dämpfungseinrichtung 10 vollständig in ihr umgesetzt. Ein Rückholen des Antriebszylinders 4 erfolgt manuell in hier nicht weiter dargestellter, an sich bekannter Art.

Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Laderohr 15 wird im wesentlichen die Möglichkeit des Wechsels eines Energieträgers 16 gezeigt. Wie in der Figur 3 dargestellt ist, ist das Laderohr 15 in seinem vorderen Teil aufklappbar, indem es aus zwei Halbschalen 23; 24 besteht. Wird nun die Haibschaie 24 in die Lage 24' gebracht, wobei die stabile Verbindung der beiden Halbschalen 23; 24 durch das Scharnier 25 gewährleistet wird, so ist eine Herausnahme des verbrauchten Energieträgers 16 und dessen Wechsel gegen einen neuen auf einfache Art möglich. Danach wird die Halbschale 24 in die Schließstellung gebracht und das Laderohr 15 wird durch den Verschluß 26 verschlossen. Über die Steckverbindung 27 steht die isolierte Zündleitung 28 mit dem Energieträger 16 in Verbindung. Gemeinsam mit dem Laderohr 15 wird der neue Energieträger 16 in den Ladungsraum 14 (Figur 1) eingeschoben. Durch die Verschraubung 18 wird das Laderohr 15 arretiert.

Claims (6)

1. Kurzschließer, insbesondere für gasisolierte Schaltanlagen, bei dem durch das Freiwerden der chemisch gebundenen Energie einer Ladung eines Energieträgers ein mit einem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring versehener Antriebszylinder auf einem feststehenden Kolben axial verschiebbar ist, wobei der Kolben als Differenzkolben ausgebildet und konzentrisch zur Kolbenstange eine aus Ringfedern bestehende Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß zentrisch in der Kolbenstange (9) ein den Energieträger (16) aufnehmendes Laderohr (15) vorgesehen ist, derart, daß der den Energieträger (16) unmittelbar aufnehmende Ladungsraum (14) sich im ausgeschalteten Zustand des Kurzschließers direkt hinter dem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring (5) befindet, wobei der Ladungsraum (14) über eine stirnseitig in der Kolbenstange (9) vorgesehenen Öffnung (13) mit einem durch einen in den stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring (5) eingelassenen Hochdruckzylinder (19) sowie durch den inneren Hauptkolben (7) des Differenzkolbens begrenzenden Hochdruckraum (21) in Verbindung steht, und daß konzentrisch zur Kolbenstange (9) zwischen dem inneren Hauptkolben (7) und dem am Antriebszylinder (4) anliegenden äußeren Hilfskolben (8) ein Niederdruckraum (22) vorgesehen ist, der nach dem Überfahren des inneren Hauptkolbens (7) durch den Hochdruckzylinder (19) mit dem Hochdruckraum (21) in Verbindung steht, wobei die Kolbenstange (9) auf der der Schaltgerätegefäßwand (2) abgewandten Seite mit einer Befestigungsplatte (12) verbunden ist, die ihrerseits mit der den Antriebszylinder (4) aufnehmenden, an der Schaltgerätegefäßwand (2) befestigten Chassishülse (1) starr in Verbindung steht.

2. Kurzschließer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Antriebszylinder (4) auf der dem stirnseitig geschlossenen Kurzschlußring (5) gegenüberliegenden Seite mit einem Bremsring (6) versehen ist, der in der letzten Phase des Einschaltvorganges mit der unmittelbar hinter dem Differenzkolben angeordneten, aus Ringfedern bestehenden Dämpfungseinrichtung (10) in Wirkverbindung steht.

3. Kurzschließer nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Länge des Hochdruckzylinders (19) annähernd dem Isolierhub entspricht.

4. Kurzschließer nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Laderohr (15) über eine Verschraubung (18) mit der Befestigungsplatte (12) verbunden ist.

5. Kurzschließer nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die auf Erdpotential befindliche Chassishülse (1) über einen flexiblen Leiter (20) im Bereich der Befestigungsplatte (12) mit dem Antriebszylinder (4) und damit mit dem Kurzschlußring (5) leitend verbunden ist.

6. Kurzschließer nach Anspruch 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß der den Energieträger (16) aufnehmende Ladungsraum (14) des Laderohres (15) aus zwei Halbschalen (23; 24) besteht, von denen eine Halbschale (24) aufklappbar ist.