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Bei Hochspannungsölschaltern besteht das Bestreben, die Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit des Schalters durch Vergrösserung der Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen. Dieses Bestreben ist, wie bekannt. darin begründet, dass die Zeitdauer des sich bildenden Lichtbogens von der Schalt-
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für Hochspannungsölschalter mit drehender Kontaktbrücke zu schaffen, der mit geringer Sehaltkraft grosse Schaltgeschwindigkeit ermöglicht und bei gesteigerter Betriebssicherheit erhöhte Leistungsfähigkeit besitzt. Der Erfindung gemäss wird dies dadurch erreicht, dass der treibende Teil mit dem getriebenen Teil über mit Spiel ineinandergreifende Kupplungsteile und eine Feder verbunden ist, wobei das zur Erzeugung einer bestimmten Spannung der Feder notwendige Drehmoment kleiner ist als das zum Abheben der Kontaktbrücke nötige Gegendrehmoment, derart, dass eine stufenweise Beschleunigung der zu bewegenden Massen erfolgen kann.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Hochspannungsölschalters gemäss der Erfindung veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Schalter im vertikalen Mittelschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie Il---Il der Fig. 1, Fig. 3 ist ein vertikaler Mittelschnitt durch die Antriebsvorrichtung nach einer ändern Ausführungsform, Fig. 4 zeig@ in Draufsicht eine Bremsvorrichtung, Fig. 5 zeigt ein
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aus Leichtmetall ausgebildet und um eine vertikale Achse verschwenkbar angeordnet. Die Isolation des Schaltmessers 6 gegenüber dem Schaltkasten erfolgt durch eine zylindrische Röhre 7 aus Isolationsmaterial, welche mit dem Schaltmesser mittels einer Klemmhülse 8 verbunden ist. Eine weitere Klemmhülse 8'stellt über den Teil 9 die Verbindung mit der Schaltwelle 10 her.
Am Schaltdeckel 3 befestigt befindet sich ein Aufsatz 11, welcher einen Teil der Antriebsvorrichtung vollkommen umschliesst und mittels einer horizontalen Trennfuge zweiteilig ausgebildet ist. Die Schaltwelle 10 trägt an ihrem oberen Ende einen mit ihr lösbar verbundenen tellerförmigen Körper 13, welcher an seinem unteren Teile mit Klauen 14" (Fig. 2) nach Art einer Klauenkupplung 14 versehen ist. Die
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an dem Aufsatz 11 gelagert ist und an seinem oberen Teile einen tellerförmigen Ansatz 17 trägt. An seinem unteren Ende besitzt der Teil 15 an einem Teil seines Umfanges eine Verzahnung 18, in die ein am Ende eines Hebels 20 befindliches Zahnsegment 21 eingreift.
Der Hebel 20 ist am Schaltdeckel mittels eines Zapfens 22 gelagert und wird durch eine Zugvorrichtung 23 bewegt, welche am Hebel 20 in einem Zapfen angelenkt ist. Zwischen den beiden Tellern des Körpers 13 und des Teiles 15 ist eine stake Schraubenfeder 25 angeordnet, welche mit je einem Ende an einem der beiden Teller befestigt ist.
Die Wirkungsweise der Antriebsvorrichtung des Schalters ist folgende : Die Bewegung der ZugErrichtung 23 überträgt sich auf den Hebel 20 und das Zahnradsegment 27. Hiedurch wird der Teil 15
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verdreht, mit dem das eine Ende der Schraubenfeder 25 verbunden ist. Die Feder 25 wird in Spannung versetzt und die Zähne 14'der Klauenkupplung (Fig. 2) bewegen sich in der Richtung des Pfeiles p.
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raum s, welcher wie ein toter Gang wirkt und die Klauen. erst nach Durchlaufen des Winkels s miteinander in Eingriff bringt.
In dem Momente in welchem ein Anschlag der Klauen M' an die Gegenklauen 14" erfolgt, wird erst die Bewegung der Antriebsvorrichtung auf den getriebenen Teil, das ist die Schaltwelle 10, die Teile 9, 8, 7 und das Schaltmesser 6 übertragen, u. zw. erfolgt die Beschleunigung der getriebenen Teile einerseits durch die plötzlich zur Auslösung kommende Spannung der Feder 25 und anderseits durch die direkte Übertragung der Bewegung mittels der Klauenkupplung 14.
Wichtig ist hiebei, dass während des Durchlaufens des Winkels s eine Aufspeicherung der auf die Antriebsvorrichtung übertragenen Bewegungsenergie in zweifacher Weise erfolgt, nämlich erstens durch die bewegten Massen der Antriebsvorrichtung (kinedsche Energie) und zweitens durch die während des Durchlaufens des Winkels s gespannte Feder 25 (potentielle Energie).
Durch die stufenweise Beschleunigung der anzutreibenden Massen, indem in der ersten Stufe bis zum Anschlag der Klauenkupplung 14 die Teile 15, 20 und 23 und in der zweiten Stufe die Teile 13, 10, 8, 7,6 beschleunigt werden, wird erfindungsgemäss erreicht, dass bei gleichbleibender Schaltkraft die Schaltbrücke 6 mit grosser Geschwindigkeit sich von dem Kontakt abhebt und so das Stehenbleiben eines Lichtbogens verhindert.
Die senkrechte Anordnung der Schaltwelle 10, welche für den Erfindungsgedanken an sich nicht unbedingt erforderlich ist, besitzt unter anderem den Vorteil, dass das Aufsteigen der heissen Öldämpfe senkrecht zur Richtung der Kontaktorgane erfolgt, was ebenfalls für das möglichst rasche Abreissen des Lichtbogens von grosser Bedeutung ist.
Die Feder 25 dient bei diesem Ausführungsbeispiel auch noch zur HersreIlung des Kontaktdruckes.
Zu diesem Zwecke ist es nur notwendig, die Feder 25 so einzubauen, dass sie in geschlossener Schalterstellung eine Vorspannung in der Richtung des Kontaktdruckes besitzt. Zur Regulierung dieses Kontaktdruckes ist die Schraube 27 angeordnet, welche durch Abnehmen einer Haube 28 leicht der Betätigung zugänglich gemacht werden kann. Durch Nachlassen der Schraube 27 wird das Schaltmesser durch die Feder 25 etwas gehoben, die an sich federnden Kontakte 4 mehr zusammengedrückt und hiedurch der Kontaktdruck erhöht.
Schädlichen Stossbeanspruchungen einzelner Teile. insbesondere vor der Beendigung der Schaltbewegung, wird durch besondere Einrichtungen vorgebeugt, welche die bewegten Teile der Schaltvorrichtungen im geeigneten Augenblick federnd auffangen und abbremsen, wie weiter unten noch ausführlich beschrieben ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 3) ist 3 der Schaltkasten, 7 die das Schaltmesser tragende Hohlwelle aus Isoliermaterial, 8'die obere Klemmhülse, 10 die Schaltwelle, 11 und 11'der zweiteilige am Deckel 3 befestigte Aufsatz, 13 der mit der Schaltwelle festverbundene Teil, welcher an seiner unteren Seite die Klauen 14" der Klauenkupplung trägt, 15 ist ein dip Schaltwelle um- schliessender Teil, welcher in EugeIIagern M am Aufsatz. H gelagert ist, an seinem oberen Ende die Klauen 14' der Klauenkupplung 14 trägt und an seinem unteren Ende mit einer Verzahnung 18 versehen ist. Mit der Verzahnung 18 steht das Zahnradsegment 20 in Eingriff, welches über die Zugvorrichtung 23 betätigt wird.
Die Feder 25 ist am äusseren Umfange der Teile 13 und 15 angeordnet und mit ihrem einen Ende am Teile 13 und mit ihrem andern Ende am Teil 15 befestigt. Innerhalb der Klauenkupplung besitzen
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mit einem-Ende am Teil 13 und mit dem andern Ende am Teil 15 befestigt ist.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist ähnlich jener des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1, indem die durch die Zugvorrichtung 23 auf den Teil J5 übertragene Bewegung einerseits die Feder 25 anspannt und anderseits die unteren Klauen 14'der Klauenkupplung bis zum Anschlag an die Klauen 14" eine Aufspeicherung der Bewegungsenergie im treibenden Teil gestatten. Nach Anschlag der Kupplungteile wird die gesamte Energie plötzlich auf die Schaltwelle 10 übertragen und das Schaltmesser mit grosser Geschwindigkeit in Bewegung versetzt.
Die Feder 30 dieses Ausführungsbeispieles hat nur den Zweck, den ruhenden Kontaktdruck herzustellen, und besitzt zu diesem Zwecke eine entsprechende Vorspannung. Da aus diesem Grunde die Feder 25 im geschlossenen Zustande des Schalters vollkommen entspannt sein kann, ist die Speicherwirkung der Feder 25 bei dieser Ausführung noch besser ausnutzbar wie nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.
Zum besseren Verständnis der Wirkung der Feder 25 sei noch bemerkt, dass diese Feder erfindungsgemäss derart dimensioniert ist, dass das zu ihrer Spannung erforderliche Drehmoment kleiner ist als das Drehmoment, welches zur Inbewegungsetzung des Schaltmessers notwendig ist und welches sich aus der Massenträgheit des Schaltmessers samt der mit ihm verbundenen Teile 7, 8, 9, 10 zusammensetzt.
Die Einrichtungen zur Bremsung der Schaltbewegung können in verschiedenster Weise ausgeführt werden. Erfindungsgemäss erfolgt die Bremsung der beweglichen Teile derart, dass ähnlich wie beim Antrieb ebenfalls die Bremsung stufenweise vor sich geht, indem zuerst die Bremsung der treibenden Teile und später die Bremsung der getriebenen Teile stattfindet. Dies wird durch die geschilderte Ausbildung der Klauenkupplung 14 ermöglicht, da der tote Gang s zwischen den Kupplungsklauen 14', 14"
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während der Bremsung der treibenden Teile noch eine Auslaufbewegung und gesonderte Bremsung des getriebenen Teiles gestattet.
Nach dem in Fig. 4 gezeichneten Ausführungsbeispiel einer Bremsvorrichtung für den treibenden Teil ist 15 der mit einer Verzahnung 18 versehene, die Welle 10 umschliessende Teil der Antriebsvorrichtung, 21 das am Hebel 20 sitzende Zahnradsegment, an dem die Zugvorrichtung 23 angreift. 22 ist der Tragzapfen für den Hebel 20. An dem Tragzapfen 22 ist weiters ein Hebel 35 angelenkt, welcher an seiner Nabe eine Klaue 36 trägt, die mit einer an der Nabe des Hebels 20 sitzenden Gegenklaue 37 nach Durchlaufen des Winkels t in Eingriff kommt. Ein am Ende des Hebels 35 angeordneter Ansatz 39 steht mit Ansätzen 40 in Eingriff, welche an längsverschiebbar in einer Tragvorrichtung 42 gelagerten Stangen 43 sitzen.
Zwischen den an der Tragvorrichtung 42 anliegenden Scheiben 44 und den an den Stangen 43 mittels Muttern 45 festgestellten Scheiben 46 sind Schraubenfedern 48 angeordnet.
In der gezeichneten Stellung hat die Antriebsvorrichtung bereits den grössten Teil ihres Weges
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wird das Ende des Hebels 35 mit seinem Ansatz 39 nach links gedrückt, so dass die Federn 48 zusammen- gedrückt werden und eine bremsende Wirkung ausüben, bis der Bewegungsvorgang aufgehört hat.
Der getriebene Teil des Schaltantriebes bewegt sich indessen, infolge des jetzt zwischen der Rück- seite der treibenden Klauen 14'und der Stirnseite der getriebenen Klauen 14"bestehenden Spieles s' unter dem Einfluss der Spannung der Feder 25 noch weiter und wird erst knapp vor Durchlaufen des ganzen Winkels s (Fig. 2) durch eine eigene Bremsvorrichtung abgebremst. Beispielsweise besteht diese
Bremsvorrichtung in einer Flachfeder 50 (Fig. 3), welche an einem Tragteil 51 an dem Schaltkasten- deekel 3 befestigt ist und am Ende der Schaltbewegung gegen einen an dem Teil 9 sitzenden Zapfen 52 stösst und hiedurch eine vollständige Abbremsung der Bewegung des getriebenen Teiles bewirkt.
Das in Fig. 5 dargestellte Zeitwegdiagramm zeigt übersichtlich den ganzen Bewegungsvorgang, u. zw. des Antriebes und der Bremsung des getriebenen und des treibenden Teiles des Hochspannung- ölschalters. Die mit a bezeichnete Bogenlinie versinnbildlicht den Bewegungsvorgang des treibenden
Teiles und die mit b bezeichnete den Bewegungsvorgang des getriebenen Teiles.
Der treibende Teil durchläuft vorerst den Winkel s ; dieser Bewegungsvorgang, in welchem die Auf- speicherung der Bewegungsenergie in der bewegten Masse des treibenden Teiles und in der Spannkraft der Feder 25 erfolgt, ist durch die Strecke k dargestellt. Die mit 1 bezeichnete anschliessende Strecke versinnbildlicht den Bewegungszustand vom Anschlag der Klauenkupplung 14 bis zum Anschlag an die
Klaue 36 des Bremshebels. Hiemit ist auch der Winkel t durchlaufen. Die Strecke m versinnbildlicht den Bremsvorgang bis zur Ruhe des treibenden Teiles.
Bei dem durch die Linie b versinnbildlichten Bewegungsvorgang bedeutet n den Bewegung- vorgang der getriebenen Teile vom Anschlag der Klauenkupplung 14 bis zum Anschlag der Klauen 36 und 37. Bei diesem Vorgang wird dauernd von den Kupplungsklauen 14'und der Feder 25 das Dreh- moment auf die Welle 10 übertragen. Lie Strecke o versinnbildlicht das Auslaufen des Messers, und die
Strecke p versinnbildlicht den Abbremsvorgang des getriebenen Teiles durch die Flachfeder 50, wobei die Kupplungsklauen am Ende des Bewegungsvorganges wieder in die in Fig. 2 gezeichnete Relativlage gelangen. Wie ersichtlich. benötigt der Bewegungsvorgang des treibenden Teiles ungefähr dieselbe Zeit wie der Bewegungsvorgang des getriebenen Teiles, jedoch mit einer zeitlichen Verschiebung, welche ungefähr dem Durchlaufen des Winkels s entspricht.
Durch die vorstehend beschriebene Ölschalterantriebsvorrichtung können bei relativ kleinen Schaltkräften bereits hohe Schaltgeschwindigkeiten erzielt werden. Da ausserdem erfindungsgemäss gleichzeitig eine wesentliche Verminderung der zu beschleunigenden Massen erreicht ist, wird durch das Zusammenwirken der Speicherung und der verringerten Massen die Schaltgeschwindigkeit in überraschender Weise weiser gesteigert und die Betriebssicherheit und Leistungsfähigkeit des Schalters erhöht.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Antriebsvorrichtung für Hochspannungsölschalter mit drehender Kontaktbrücke, dadurch gekennzeichnet, dass der treibende Teil (15, 21, 23) mit dem getriebenen Teil (6,7, 10) über mit Spiel (5) ineinandergreifende Kupplungsteile (14) und eine Feder (25) verbunden ist, wobei das zur Erzeugung einer bestimmten Spannung der Feder (25) notwendige Drehmoment kleiner ist als das zum Abheben der Kontaktbrücke (6) nötige Gegendrehmoment, derart, dass eine stufenweise Beschleunigung der zu bewegenden Massen erfolgen kann.