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Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrpoligen Trennschalter für eine Hochspannungs-Schaltanlage, der für jeden Pol einen beweglichen, aus in einem Abstand paarweise einander gegenüberliegenden Kontaktfingern bestehenden Kontaktsatz aufweist, welcher einerseits stets in Eingriff mit einem ortsfesten Schleifkontakt steht und anderseits unter Schwenkung in und ausser Eingriff mit wenigstens einem weiteren ortsfesten Kontakt bringbar ist, wobei die beweglichen Kontaktsätze in einem schwenkbaren Trägerkörper aus Isolierstoff um eine gemeinsame Drehachse schwenkbar gehaltert sind, und sich von derselben radial weg erstrecken.
Ein solcher Trennschalter in einer Schaltanlage mit Vakuumschalter ist beispielsweise aus der US-PS 3. 571. 543 bekannt. Bei dieser Ausführung besteht der Trägerkörper aus einer zylindrischen Stange aus Isoliermaterial und die beweglichen Kontaktsätze sind auf dieser Stange über Muffen befestigt, die einen radial abstehenden, jeweils einen beweglichen Kontaktsatz tragenden Ausleger aufweisen. Mit jeder Muffe steht ein zweiteiliger, die Muffe zangenartig umschliessender Schleifkontakt in elektrischer Verbindung. Nachteilig ist an diesem bekannten Trennschalter vor allem, dass die Ausleger der Muffen und die beweglichen Kontaktsätze bei den Schaltbewegungen auch in Drehrichtung der Stange verlaufende Kräfte aufzunehmen haben.
Dies bringt das Risiko mit sich, dass sich mit der Zeit der eine oder andere der beweglichen Kontaktsätze in bezug auf die übrigen Kontaktsätze um einen kleinen Winkel auf der Stange mit der Auswirkung verdreht, dass der Eingriff mit und vor allem die Trennung von den ortsfesten Kontakten nicht für alle Pole gleichzeitig erfolgt Darüber hinaus ist der konstruktive Aufbau dieses bekannten Trennschalters nur mit sehr viel Einzelteilen und erheblichem Aufwand zu verwirklichen.
Ein vergleichbarer Schalter, allerdings in Form eines ölisolierten Leistungsschalters, ist auch aus der CH-PS 362. 138 bekannt. Hier sind die beweglichen Kontakte ebenfalls an einem elektrisch isolierenden und um einen begrenzten Winkel hin und her schwenkbaren Trägerkörper montiert. Die beweglichen Kontakte haben die Form von Armen, die in einer zur Drehachse rechtwinkelig stehenden Ebene gekrümmt sind. Diese Arme sind an einstückig mit dem Trägerkörper ausgebildeten radial abstehenden Auslegern festgeschraubt. Die bei einem Schalthub auftretenden Kräfte in Drehrichtung sind auch hier von den beweglichen Schaltstücken und den Auslegern aufzunehmen. Darüberhinaus sind die beweglichen Kontakte über einen flexiblen Leiter, z. B. eine Litze, und nicht über einen in stetem Eingriff befindlichen Schleifkontakt mit dem entsprechenden Anschluss des Schalters verbunden.
Bei einem aus der FR-PS 2. 259. 459 bekannten Trennschalter anderer Art sind die schwenkbaren beweglichen Kontakte einzeln und isoliert voneinander gelagert und einzeln durch einen elektrisch isolierenden Kurbelarm angetrieben, der von einer separaten Antriebswelle ausgeht.
Die relativ aufwendige Ausführung eines dreipoligen Trennschalters ist aus der US-PS 1 479 226 bekannt.
Die beweglichen Kontakte dieses Trennschalters bestehen aus je zwei Kontaktmessern, die an ihren einen Enden drehbar gelagert sind und mit ihren anderen freien Enden in und ausser Eingriff mit zwischen den Kontaktmessern eingreifenden festen Kontakten bringbar sind.
Die Betätigung der beweglichen Kontakte erfolgt über eine aus Isolatoren und Verbindungsstücken bestehende Welle, deren Lagerachse mit der Achse der Drehlager der Kontaktmesser fluchtet. Bei einer Drehbewegung der Welle werden die in den Verbindungsstücken mittels Stellschrauben eingespannten Kontaktmesser mitbewegt.
In der DE-Gbm 79 34 815 wird ein Trennschalter mit Kontaktbrücken beschrieben, die aus mindestens zwei Kontaktmessern bestehen, welche in ihrer Brückenstellung ortsfeste Kontaktstücke einschliessen und mittels Schraubenfedern gegen diese ortsfesten Kontaktstücke gepresst sind. Die Kontaktmesser der in einem Metallrohr angeordneten Kontaktbrücken sind in einem zwischen ihnen liegenden Riegel lose eingehängt, welcher in der Rohrwand verankert ist und das Metallrohr quer durchgreift.
Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass die Kontaktbrücken den in Schwenkrichtung auftretenden Kräften ausgesetzt sind und sich in bezug zueinander leicht verdrehen und verkanten können, wobei ausserdem der Raumbedarf der Anordnung relativ gross ist, weil im Metallrohr nur wenige Kontaktbrücken Platz finden.
Bei diesem Stand der Technik ist ein Ziel der Erfindung darin zu sehen, einen Trennschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die beweglichen Kontaktsätze kaum in Schwenkrichtung auftretenden Kräften ausgesetzt sind und die sich in bezug zueinander auf dem Trägerkörper nicht verdrehen können, wobei der bauliche Aufwand und der Raumbedarf äusserst gering ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass im Trägerkörper Mantelabschnitte mit Ausnehmungen zur Aufnahme jeweils eines beweglichen Kontaktsatzes ausgebildet sind, welche einen rechteckigen, senkrecht zur Drehachse des Trägerkörpers verlaufenden Durchlassquerschnitt besitzen, wobei im Bereich des dem ortsfesten Schleifkontakt abgewandten Endes jeder Ausnehmung ein diese durchquerender und rechtwinkelig die Drehachse des Trägerkörpers kreuzender Halterungssteg angeordnet ist, und dass die Kontaktfinger jedes beweglichen Kontaktsatzes durch Blattfedern zum Halterungssteg hin vorgespannt und mittels eines U-förmigen, den Halterungssteg umgreifenden Bügels, der mit seinen Schenkelenden formschlüssig in die gegenüberliegenden Kontaktfinger eingreift, gegen Längsverschiebung in der jeweiligen Ausnehmung gesichert sind.
Die Anordnung der Kontaktfinger im Mantelabschnitt verhindert sicher ein Verdrehen und ergibt relativ lange Kriechstromwege zwischen den Kontaktsätzen. Es wird nicht nur ein äusserst geringer baulicher Aufwand und Raumbedarf erzielt, sondern auch vermieden, dass die Kontaktsätze Kräfte in Schwenkrichtung übertragen müssen.
Die Kontaktsätze haben nur den Kontaktdruck zu übertragen und sind in der Lage, relativ hohe Betriebsströme zu führen.
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Um den baulichen Aufwand weiter zu vereinfachen, sind die Mantelabschnitte einstückig mit dem Trägerkörper ausgebildet.
Bevorzugterweise sind auch die Halterungsstege einstückig mit dem jeweiligen Mantelabschnitt ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen durch den zugeordneten Halterungssteg mittig durchsetzt, wobei auf der einen Seite des Halterungssteges die einen und auf der anderen Seite des Halterungssteges die anderen Kontaktfinger der Paare der beweglichen Kontaktsätze angeordnet sind.
Damit die Kontaktfinger ausfedern können, sind sie mit Spiel im Zwischenraum zwischen dem Halterungssteg und der gegenüberliegenden Innenwand der entsprechenden Ausnehmung angeordnet.
Zur Optimierung des Stromüberganges ist das zwischen den Kontaktfingern der beweglichen Kontaktsätze eingespannte Ende des ortsfesten Schleifkontaktes durch zwei ebene Stirnseiten und einen zur Drehachse konzentrischen Halbkreisbogen begrenzt, der zugleich einen Anschlag für das den Halterungssteg untergreifende Joch des U-förmigen Halterungsbügels bilden kann.
Bei einer Ausführung für metallgekapselte Hochspannungs-Schaltanlagen ist in einem axialen Ende des Trägerkörpers ein Innenvierkant ausgebildet, in den ein mit einem Aussenvierkant versehenes Ende einer dichtend die Metallkapselung der Hochspannungs-Schaltanlage durchsetzenden Antriebswelle greifen kann.
Der mehrpolige Trennschalter ist dadurch auf einfache Art mit einem Antrieb ausserhalb der Metallkapselung koppelbar.
Um eine ausgewogene Kräfteverteilung zu erreichen, kann in das andere axiale Ende des Trägerkörpers eine stummeiförmige, von der Metallkapselung nach innen sich erstreckende Führungswelle eingreifen.
Damit der mehrpolige Trennschalter auch als Erdungsschalter dienen kann, sind je Pol zwei ortsfeste Kontakte vorgesehen, von denen der eine ein Sammelschienenkontakt und der andere ein Erdungskontakt ist.
Im folgenden wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 den Schnitt längs der Linie a-I) in Fig. 2 und Fig. 2 den Schnitt längs der Linie (11-11) in Fig. (1) eines an ein Sammelschienenrohr einer metallgekapselten Hochspannungs-Schaltanlage angeflanschten Trennschalters, wobei in Fig. 2 die Gehäuseteile nicht dargestellt sind.
In der Fig. 1 ist ein Sammelschienenrohr (10) gezeichnet, an dem ein den Trennschalter aufnehmendes Metallgeäuse (11} angeflanscht ist. Durch das Sammelschienenrohr (10) und durch das Gehäuse (11) erstrecken sich drei rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufende Sammelschienen, von denen in Fig. 1 die Sammelschienen (12) und (13) sichtbar sind, während die dritte, nicht sichtbare Sammelschiene mittig und parallel zu den Sammelschienen (12) und (13) verläuft und über diesen Sammelschienen angeordnet ist. Die Sammelschienen (12), (13) sind je durch ein Paar massiver Flachleiter gebildet. Auf der Höhe des Gehäuses (11) ist zwischen den Flachleiter der Sammelschienen je ein in das Gehäuse (11) ragender Kontakt (14), (15), (16) mit Rechteckquerschnitt mittels nicht dargestellter Bolzen oder Niete ortsfest festgeklemmt.
Die Kontakte (14), (15), (16) sind gegeneinander durch Isolatoren (17) abgestützt.
Im Gehäuse (11) ist, wie noch näher beschrieben wird, ein Trägerkörper (18) aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem armierten oder nicht armierten Giessharz, um eine Drehachse (19) schwenkbar gelagert. Der Trägerkörper (18) weist drei quer zur Drehachse (19) verlaufende durchgehende Ausnehmungen (20), (21), (22) auf, die einen im wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Durchlassquerschnitt haben. Diese Ausnehmungen (20), (21), (22) sind je von einem einstückig am Trägerkörper (18) angeformten Mantelabschnitt (23), (24), (25) umschlossen und dienen zur Aufnahme je eines beweglichen Kontaktsatzes (26), (27), (28). Die Mantelabschnitte (23), (24), (25) sind untereinander durch ebenfalls angegossene Verbindung-un Versteifungsrippen (31) verbunden.
Jeder der Kontaktsätze (26), (27), (28) besteht aus paarweise einander gegenüberliegenden Kontaktfingern (29), (30), in der Zeichnung sind 6 Paare dargestellt, die sich mit ihrem inneren Ende (in Fig. 1 unten) bis in den Bereich der Drehachse (19), mit ihrem äusseren Ende dagegen aus dem einen (oberen) Ende der zugeordneten Ausnehmung heraus erstrecken.
Jede der Ausnehmungen (20), (21), (22) ist im Bereich ihres einen (oberen) Endes von einem quer zur Drehachse (19) verlaufenden Halterungssteg (32), (33), (34) durchquert, der an der Innenwand des betreffenden Mantelabschnittes (23), (24), (25) angegossen ist. Wie aus dem rechten Drittel der Fig. 1 ersichtlich ist, durchsetzen die Kontaktfinger (29), (30) den Zwischenraum zwischen den Halterungstegen (32), (33), (34) einerseits und die diesen gegenüberliegende Innenwand der Mantelabschnitte (23), (24), (25) anderseits, mit etwas Spiel. Auf der den Halterungsstegen (32), (33), (34) abgekehrten Seite sind jedoch die Kontaktfinger (29), (30) auf leicht gebogenen Blattfedern (35), (36) abgestützt, die das Bestreben haben, die Kontaktfinger (29), (30) gegeneinander zu drücken.
Ausserdem ist in jeder Ausnehmung (20), (21), (22) ein U-förmig gebogener Halterungsbügel (37) vorgesehen, der mit seinem Joch den der Drehachse (19) näheren Rand der Halterungsstege (32), (33), (34) untergreift und mit seinen nach aussen umgebogenen Schenkelenden in Nuten eingreift, die in den einander zugekehrten Seitenflächen der Kontaktfinger (29), (30) vorhanden sind. Damit sind die Kontaktfinger (29), (30) zwar in beschränktem Masse federnd voneinander weg spreizbar, aber gegen ein Herausfallen aus den Ausnehmungen gesichert.
Das Gehäuse (11) ist durch einen metallischen, im wesentlichen rechteckigen Abschlussrahmen (38), der formschlüssig und dicht einen Durchführungsisolator (39) umschliesst, dicht abgeschlossen. Der Durchführungsisolator (38) ist von Anschlussdurchführungen (40), (41), (42) durchsetzt, die im Inneren des
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Gehäuses (11) in flache Schleifkontakte (43), (44), (45) übergehen. Diese Schleifkontakte (43), (44), (45) erstrecken sich von dem anderen, unteren Ende her in je eine der Ausnehmungen (20), (21), (22) hinein und bis zwischen die inneren Enden der Kontaktfinger (29), (30).
Den Fig. 1 und 2 ist zu entnehmen, dass die Schleifkontakte (43), (44), (45) mit zwei ebenen, stirnseitigen Kontaktflächen die inneren Enden der Kontaktflächen (29), (30) berühren, und dass das freie Ende der Schleifkontakte (43), (44), (45) einen Umriss (46) in Form eines zur Drehachse (19) konzentrischen Halbkreisbogens hat (Fig. 2). Dieser Umriss (46) bildet somit unabhängig von der Verdrehungslage des Trägerkörpers (18) auch einen Anschlag, der eine Verschiebung des Halterungsbügels (37) und damit der Kontaktfinger (29), (30) nach der Drehachse (19) hin verhindert.
An dem in Fig. 1 rechts ersichtlichen Ende des Trägerkörpers (18) ist in diesem eine Büchse (47) mit einem Innenvierkant (48) eingegossen. In den Innenvierkant (48) greift das vierkantige Ende (49) einer Antriebswelle (50), die durch eine Lagerbüchse (51) dicht aus dem Gehäuse (11) herausgeführt ist und dort an einem nicht näher dargestellten Antrieb gekoppelt ist.
An dem in Fig. 1 links ersichtlichen Ende ist der Trägerkörper (18) auf einer nur schematisch angegebenen Stummelwelle (52) drehbar gelagert. Die Achsen der Antriebswelle (50) und der Stummelwelle (52) fluchten mit der Drehachse (19).
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, kann in dem dargestellten Trennschalter neben den spannungsführenden, ortsfesten Kontakten (14), (15), (16) auch ein Satz messerartig ausgebildeter, ebenfalls ortsfester Erdungskontakte (53) vorgesehen sein. Dementsprechend hat der in Fig. 2 dargestellte Trennschalter drei Betriebsstellungen, nämlich die in ausgezogenen Linien gezeigte EIN-Stellung, die mit strichpunktierten Linien gezeigte und schräg nach links oben weisende AUS-Stellung sowie die mit strichpunktierten Linien gezeigte nach links weisende Erdungs-Stellung.
Der Aufbau und besonders die Montage des dargestellten Trennschalters sind denkbar einfach. Der Trägerkörper (18) mit den Mantelabschnitten (23), (24), (25), den Rippen (31), den Halterungsstegen (32), (33), (34) und den eingegossenen Büchsen für die Antriebswelle (50) und die Stummelwelle (52) bilden ein einziges vorgefertigtes Stück. In dieses werden die Kontaktfinger (29), (30) mit den zugehörigen Blattfedern (35), (36) und dem zugehörigen Halterungsbügel (37) von unten her in die Ausnehmungen (20), (21), (22) eingeschoben, bis der Halterungsbügel (37) vollständig den betreffenden Halterungssteg (32), (33), (34) umgreift. Der Trägerkörper (18) wird im Gehäuse (11) gehalten, worauf noch die Welle (50) und die Stummelwelle (52) montiert werden.
Danach wird das Gehäuse (11) mit dem Trennkörper (18) von oben auf die im bereits montierten Abschlussrahmen (38) im Durchführungsisolator (39) eingelassenen Schleifkontakte (43), (44), (45) geschoben. Abgesehen von den für die Flanschverbindungen und für die Befestigung der ortsfesten Kontakte (14), (15), (16) an den Sammelschienen erforderlichen Schraubverbindungen sind für die Montage des dargestellten Trennschalters überhaupt keine Werkzeuge erforderlich.
Auch elektrisch bietet der dargestellte Trennschalter erhebliche Vorteile. Dadurch, dass die Mantelabschnitte (23), (24), (25) die Kontaktsätze (26), (27), (28) mit Ausnahme der äusseren Enden der Kontaktfinger (29), (30) umschliessen, ist der Kriechstromweg zwischen den Kontaktsätzen auf dem Trägerkörper (18) erheblich verlängert. Ausserdem ist aus demselben Grunde die mechanische Beanspruchung der Kontaktfinger (29), (30) in Drehrichtung des Trägerkörpers (18) praktisch vernachlässigbar und eine Verdrehung der beweglichen Kontaktsätze (26), (27), (28) in bezug aufeinander ist ausgeschlossen. Die Kontaktfinger (29), (30) haben nur den Kontaktdruck zu übertragen und den Strom zu führen.
Die oben dargelegte Einfachheit der Montage gilt selbstverständlich auch für die Demontage bei Unterhaltsarbeiten.
Der beschriebene Trennschalter stellt daher nicht nur eine technisch äusserst vorteilhafte Lösung dar, sondern bringt auch bezüglich Platzbedarf und Herstellungskosten ausserordentliche Vorteile.
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