DD246419A1

DD246419A1 - MECHANICAL FUNCTIONAL UNIT FOR TILTING OF BARRIER AND MOVEMENT

Info

Publication number: DD246419A1
Application number: DD28618886A
Authority: DD
Inventors: Joerg Hoeppner; Berthold Reyher; Joachim Grabandt; Dietmar Klein; Juergen Frick
Original assignee: Liebknecht Transformat
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanische Funktionseinheit zur richtungsveraenderlichen Uebertragung von Kraeften bzw. zur Erzeugung von Richtungsaenderungen der Bewegungen zwischen den die Relativbewegung der Kontaktteile uebertragenden Konstruktionselementen in Hochspannungsschaltgeraeten und -anlagen, insbesondere Hochspannungsleistungsschaltern mit Blaskolbeneinrichtung. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, die aus dem Antrieb ueber die Schaltstange kommende Schubbewegung richtungsveraenderlich in die fuer die Schalthandlungen notwendigen Translationsbewegungen und Kraefte in beiden Schaltkammern umzuwandeln. Erfindungsgemaess wird ein fuer beide Schaltkammern zusammen wirkender, nach dem Scherenprinzip arbeitender Aufbau benutzt, der sich aus zwei gleichen Scherenanordnungen zusammensetzt, so dass ein gleichzeitiges, symmetrisches Betaetigen der Schaltkammern durch die Schaltstange gewaehrleistet wird. FigurThe invention relates to a mechanical functional unit for directional transfer of forces or for generating changes in direction of the movements between the relative movement of the contact parts transmitting construction elements in high-voltage switchgear and systems, in particular high-voltage circuit breakers with Blaskolbeneinrichtung. The aim and the object of the invention are to convert the thrust movement coming from the drive via the switching rod in a directionally variable manner into the translational movements and forces necessary for the switching operations in both switching chambers. According to the invention a working for both switching chambers, working according to the principle of scissors construction is used, which is composed of two identical scissors arrangements, so that a simultaneous, symmetrical Betetigen the switching chambers by the switching rod gewaehrleistet. figure

Description

Bekannt ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Übertragung und Umlenkung von Schaltkräften, bei der ein Prinzip zur Übertragung und Umlenkung mittels eines flexiblen, wenigstens durch ein Abstützelement gehalterten Hohlkörpers aus einem glasfaserverstärkten Isolierstoff in Form eines Halbrundprofilstabes, der in Rohrstücken von rundem Innenquerschnitt geführt wird, realisiert ist (DE-PS 2853497 „Vorrichtung zur Übertragung und Umlenkung von Schaltkräften zwischen spannungsführenden Teilen elektrischer Schaltgeräte und -anlagen").Also known is a device for transmitting and deflecting switching forces, in which a principle for transmission and deflection by means of a flexible, at least supported by a supporting element hollow body made of a glass fiber reinforced insulating material in the form of a half-round profile bar, which is guided in pipe sections of round inner cross-section (DE-PS 2853497 "Device for the transmission and deflection of switching forces between live parts of electrical switching devices and systems").

Allen diesen bekannten Sstemen zur richtungsveränderlichen Übertragung von Schaltkräften und -bewegungen haftet der Nachteil an, daß sie entsprechend ihrer Übertragungsfunktion den Wirkungsgrad der Schaltanlage nicht nur bezüglich der Änderung des Gesamthubes, sondern auch hinsichtlich der Differenz zwischen der durch den Antrieb vorgegebenen Weg-Zeit-Charakteristik und der nach der Bewegungsumlenkung bestehenden Weg-Zeit-Charakteristik der bewegten Kontaktteile verringern. Dabei sind bei einer Gegenüberstellung der verschiedenen Baueinheiten zur Umlenkung von Schaltbewegungen optimale Bedingungen nicht erkennbar. Außerdem wird der Wirkungsgrad einer Baueinheit zur Kraft- bwz. Bewegungsumlenkung vorrangig durch die Reibungsverluste bestimmt, die besonders dann zur Geltung kommen, wenn ein bewegungsübertragendes Festkörperelement in einem anderen hohlen Festkörper gleitend geführt wird.All these known Sstemen for directionally variable transmission of switching forces and movements has the disadvantage that they according to their transfer function, the efficiency of the switchgear not only with respect to the change of the total stroke, but also in terms of the difference between the predetermined by the drive path-time characteristic and reduce the existing after the movement deflection path-time characteristic of the moving contact parts. In this case, optimal conditions are not recognizable in a comparison of the different units for the deflection of switching movements. In addition, the efficiency of a unit for Kraftwwz. Motion deflection determined primarily by the friction losses, which are particularly evident when a motion-transmitting solid state element is slidably guided in another hollow solid.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die dem Stand der Technik anhaftenden Mängel zu beseitigen und eine mechanische Funktionseinheit zur richtungsveränderlichen Übertragung bzw. Umlenkung von Schaltkräften und -bewegungen für den Einsatz in Hochspannungsschaltanlagen, vornehmlich unter Last betriebenen Schaltanlagen, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschaltem mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten, von der geometrischen Anordnung her gegenüberliegenden, gemeinsam an eine Erdisolation angekoppelten Schaltkammern mit Blaskolbeneinrichtung, die über eine gemeinsame Schaltstange aus isolierendem Werkstoff betätigt werden, zu schaffen, die eine möglichst unverzerrte Bewegungscharakteristik bei Zugrundelegung des Übertragungsprinzips mit höchst erreichbarem Wirkungsgrad, relativ minimale Belastungen der einzelnen Bauteile bei minimalen Massenträgheitsmomenten und eine im Sinne eines maximalen Lichtbogenlöschvermögens optimale Anpassung des Kompressionsverhaltens der Blaskolbeneinrichtung zum Schaltvorgang gewährleistet. Weiterhin soll begrenzt ein variables Verhältnis von Gesamthub des bewegten Kontaktteiles zum Blaskolbenhub für die Kompression des Löschgases möglich sein.The aim of the invention is to eliminate the deficiencies of the prior art and a mechanical functional unit for directionally variable transmission or deflection of switching forces and movements for use in high-voltage switchgear, mainly under load operated switchgear, especially high-voltage power switch with two electrically in Row connected, of the geometric arrangement forth, jointly coupled to an earth isolation switching chambers with Blaskolbeneinrichtung, which are actuated via a common shift rod made of insulating material to create the undistorted as possible movement characteristics on the basis of the transmission principle with highly achievable efficiency, relatively minimal loads the individual components with minimum mass moments of inertia and an optimal adjustment of the compression behavior of the Blaskolbeneinri in terms of maximum arc extinguishing capacity ensures the switching process. Furthermore, a variable ratio of the total stroke of the moving contact part to the blow piston stroke for the compression of the extinguishing gas should be limited.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanische Funktionssicherheit konstruktiv und anordnungsgemäß so zu gestalten, daß bei möglichst geringem RaumBedarf die aus dem Antrieb kommende Schubbewegung der Schaltstange in eine Hubbewegung der bewegten Kontakteile und in eine translatorische Kompressionsbewegung der Blaskolbeneinrichtung in beiden Schaltkammern umgewandelt und eine Verriegelungsposition in den zwei Endstellungen der Schaltbewegung erreicht wird.The invention has for its object to design the mechanical reliability constructively and in accordance with the arrangement so that at the lowest possible space requirement coming from the drive pushing movement of the shift rod in a lifting movement of the moving Kontakteile and in a translational compression movement of the blow piston device in both switching chambers converted and a locking position is reached in the two end positions of the switching movement.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem im Hochspannungspotential befindlichen Ende der Schaltstange zwei Gelenkpunkte zugeordnet sind, die sich entsprechend der Weg-Zeit-Charakteristika des Einschalt- bzw. Ausschaltvorganges zu einem festen, ortsunveränderlichen Gelenkpunkt der, die beiden elektrisch in Reihe geschalteten waagerecht oder angewinkelt symmetrisch gegenüberliegenden Schaltkammern aufnehmenden, Verbindungskammer hin oder von diesem weg bewegen. Beide beweglichen Gelenkpunkte sind von einer gemeinsamen oder jeweils von einer geraden oder gekrümmten, waagerecht liegenden, Schlitzführung aufgenommen, in der sie sich gleitend bewegen können. An die Gelenkpunkte sind in Richtung beider, in gemeinsamer Fluchtungslinie oder in einem bestimmten Winkel zueinander liegenden, Schaltkammern die offenen Schenkel zweier Scherengestänge angeschlossen, die jeweils an ihrem äußeren, in der Symmetrielinie der Schere liegenden. Gelenk den danach folgend angeschlossenen Schaltstift bewegen. An die unmittelbar an diesem Gelenkpunkt anschließenden, außen liegenden Schenkel der Schere befinden sich, drehbar gelagert, die Angriffspunkte für das die Kompression des Löschgases ausführende Blaskolbensystem. Diese Angriffspunkte können auch, je nach Bedarf, an Verlängerungen der Schenkel über den äußeren Gelenkpunkt der Schere hinaus angebracht sein, so daß eine variable Gestaltung des Kompressionsvorganges entsprechend der Erfordernisse vorgenommen werden kann. Hinsichtlich der Schaltstiftbewegung ist erfindungsgemäß beabsichtigt, während des Einschaltvorganges eine Verzögerung des Weg-Zeit-Verhaltens nach der Kontaktberührung in Kauf zu nehmen, da diese Geschwindigkeitsverringerung von untergeordneter Bedeutung ist, in der Phase des Ausschaltvorganges jedoch höhere Beschleunigungen des Schaltstiftes nach der Kontakttrennung zur Unterbrechung des Ausschaltlichtbogens bei gleichzeitiger starker Kompression des Löschgases zu provozieren.According to the invention, this object is achieved in that the located in the high voltage potential end of the shift rod are associated with two hinge points, which correspond to the path-time characteristics of the switch-on or switch-off to a fixed, ortsunveränderlichen pivot point of the two electrically connected in series horizontally or angled symmetrically opposite switching chambers receiving, moving the connection chamber towards or away from this. Both movable pivot points are received by a common or in each case by a straight or curved, horizontal lying slot guide in which they can move in a sliding manner. At the hinge points in the direction of both, in a common alignment line or at a certain angle to each other, switching chambers, the open legs of two scissors linkage connected, each lying on its outer, lying in the line of symmetry of the scissors. Move the joint subsequently connected switching pin. At the immediately adjoining this hinge point, the outer leg of the scissors are rotatably mounted, the points of attack for the compression of the quenching gas exporting blow piston system. These points of attack can also, as needed, be attached to extensions of the legs beyond the outer hinge point of the scissors, so that a variable design of the compression process can be made according to the requirements. With regard to the switching pin movement is the invention intends to take a delay in the path-time behavior after contact contact in purchasing, since this speed reduction is of minor importance, in the phase of the switch-off, however, higher accelerations of the switching pin after the contact separation to interrupt the Off arc with simultaneous strong compression of the extinguishing gas to provoke.

Daraus ergibt sich eine Dämpfung des Systems in der Ausschaltbewegung, die einen starken Geschwindigkeitsabfall mit sich bringt. Weiterhin soll entsprechend der Erfindung nur der Bereich der Übertragungsfunktion des Scherengelenkes ausgenutzt werden, der einen optimalen Wirkungsgrad gewährleistet.This results in a damping of the system in the turn-off, which brings a strong drop in speed with it. Furthermore, according to the invention, only the range of the transfer function of the scissors joint is to be exploited, which ensures optimum efficiency.

embodiment

An dem in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Dabei zeigt die Zeichnung den konstruktiven Aufbau einer mechanischen Funktionseinheit gemäß der Erfindung zur richtungsveränderlichen Umlenkung derfür die Schalthandlungen notwendigen Kräfte und Bewegungen. An den aufrecht stehenden, hohl ausgebildeten, Erdisolator 2, in dessen Innenraum die eine Schubbewegung ausführende Schaltstange 1 geführt wird, sind über die Verbindungskammer 5 die beiden symmetrisch gegenüberliegenden, in gleicher AchsrichtungIn the embodiment shown in the accompanying drawings, the invention will be explained in more detail below. The drawing shows the structural design of a mechanical functional unit according to the invention for the directional deflection of the forces and movements necessary for the switching operations. To the upright, hollow, earth isolator 2, in the interior of which a push movement exporting shift rod 1 is guided, are the two symmetrically opposite, via the connecting chamber 5, in the same axial direction

verlaufenden, Schaltkammern 13 angekoppelt. Die symmetrisch gegenüberliegenden Schaltstifte 11 sollen möglichst nach der gleichen Weg-Zeit-Charakteristik bei den Einschalt- bzw. Ausschalthandlungen bewegt werden. Demzufolge müssen über die beiden Scherenanordnungen 9 die Hubbewegungen der Schaltstange 1 in zeitgleiche und ortsentsprechende Hubbewegungen der Schaltstifte 11 übertragen werden. Zu diesem Zweck ist für jede Scherenanordnung 9 am oberen Ende der Schaltstange lein drehbeweglicher Gelenkpunkt 3, für den mit seinem Fußpunkt in Richtung der Schaltstange 1 verschiebbaren freien Schenkel 7 in einer Schlitzführung 4 vorgesehen, welcher sich zu dem im festen Gelenkpunkt 6 drehend gelagerten Schenkel 8 der geöffneten Seite der Scherenanordnung 9 hin oder von ihm weg bewegen kann, je nach der Richtung der Bewegung der Schaltstange 1 bzw. der mit derselben verbundenen Antriebselemente. In Abhängigkeit von der Hubposition der Schaltstange 1 wandern die Gelenkpunkte 3 aus der vertikalen Richtung der Schaltstange 1 zur Seite entlang der Schlitzführung 4, so daß sich die vertikal verschiebbaren freien Schenkel 7 senkrecht zur Scherenebene teilweise durchdringen. Diese Erscheinung macht eine in dieser Richtung blattförmige Aufgliederung der Schenkel 7 notwendig, andererseits sichert sie die Bewegung der äußeren Gelenke 10 der Scherenanordnungen 9, die mit dem jeweiligen Schaltstift 11 verbunden sind, entlang der Symmetrielinie der Schaltkammern 13.running, switching chambers 13 coupled. The symmetrically opposite switching pins 11 should be moved as far as possible according to the same path-time characteristic in the switch-on or switch-off operations. Accordingly, the lifting movements of the shift rod 1 must be transmitted in the same time and location-related lifting movements of the shift pins 11 on the two scissors assemblies 9. For this purpose, for each scissors assembly 9 at the upper end of the shift rod lein rotatable hinge point 3, provided for the sliding with his base in the direction of the shift rod 1 free leg 7 in a slot guide 4, which is fixed to the fixed pivot point 6 leg 8 The open side of the scissor assembly 9 can move towards or away from it, depending on the direction of movement of the shift rod 1 and the drive elements connected thereto. Depending on the stroke position of the shift rod 1, the hinge points 3 migrate from the vertical direction of the shift rod 1 to the side along the slot guide 4, so that the vertically displaceable free legs 7 penetrate perpendicular to the scissor plane partially. This phenomenon makes a leaf-shaped breakdown of the legs 7 necessary in this direction, on the other hand it ensures the movement of the outer joints 10 of the scissor assemblies 9, which are connected to the respective switching pin 11, along the line of symmetry of the switching chambers thirteenth

Die Scherenanordnung 9 läßt in Grenzen ihrer Bewegungscharakteristika eine Blaskolbenbewegung zu, deren Geschwindigkeit kleiner, gleich oder größer als die Geschwindigkeit des Schaltstiftes 11 ist. Hierzu wird das Gestänge 14für die Blaskolbenbetätigung entweder an die in das äußere Gelenk 10 einlaufenden Schenkel über Drehgelenke 12 angekoppelt oder direkt an das äußere Gelenk 10 selbst oder an Gelenke, die sich an den Verlängerungen derselben Schenkel über das äußere Gelenk 10 hinaus befinden.The scissors assembly 9 allows, within limits of their movement characteristics, a puffer piston movement whose speed is less than, equal to or greater than the speed of the shift pin 11. For this purpose, the link 14 for the puffer piston actuation is coupled either to the legs entering the outer joint 10 via pivot joints 12 or directly to the outer joint 10 itself or to joints extending beyond the extensions of the same legs beyond the outer joint 10.

Da die Übertragungsfunktion der Scherenanordnung 9 Sinuscharakter aufweist, wird zur Kraft- und Bewegungsübertragung weitestgehend nur der Teil der Kennlinie benutzt, der einen optimalen Wirkungsgrad der mechanischen Funktionseinheit gewährleistet. Wird ein optimaler mechanischer Wirkungsgrad nicht erreicht, ist hierdurch eine Beeinträchtigung bzw. Störung der elektrischen Funktionen des Schaltsystems aus den genannten Gesichtspunkten der Kontaktgabe nicht gegeben.Since the transfer function of the scissors assembly 9 has sinusoidal character, only the part of the characteristic curve is used for force and motion transmission as far as possible, which ensures optimum efficiency of the mechanical functional unit. If an optimal mechanical efficiency is not achieved, this does not impair or disturb the electrical functions of the switching system from the above-mentioned points of contact.

Claims

Erfindungsanpruch:

1. Mechanical functional unit for directionally variable transmission of switching forces and movements for use in high-voltage switchgear, especially in high-voltage circuit breakers with two electrically connected in series, symmetrical from the geometric arrangement forth, horizontally or a certain angle enclosing, opposite, jointly coupled to an earth insulation Switching chambers of identical electrical and mechanical parameters with blow piston device, which are operated via a common, the thrust movement coming from the drive, switching rod, characterized in that in a conventional manner a scissor-like structure of the mechanical functional unit is used such that for each on a common on the Erdisolator (2) arranged connecting chamber (5) coupled, switching chamber (13) open to the side of the success of the shift rod (1) forth Scherenano ring (9) is provided, which consists of a pivotable in its base, in the direction of the shift rod (1) displaceable leg (7) and a rotatable in its base, but in the direction of the shift rod (1) in this point translationally rigid leg ( 8) composed, that at the upper, high-voltage side end of the shift rod (1) for both scissor assemblies (9) common or for each scissors assembly (9) separate horizontal, straight or curved, slot guide (4) are provided, which are the bases of the legs (7), designed as a rotatable hinge points (3), record slidably that during the movement of the legs (7) penetrate each other, that the geometric elements of the scissors assembly (9) are dimensioned so that the outer, output-side joint ( 10), which is coupled to the switching pin (11) of the respective switching chamber (13), along the axis of symmetry of the switching chamber (13) moves and that the on the output side, with the outer joint (10) connected legs or their extensions beyond the joint (10) or the joint (10) itself, by pivot joints (12), carry the linkage 14 for the puffer piston device.

2. Mechanical functional unit according to item 1, characterized in that the drive-side limbs (7; 8) of the scissors assembly (9) are constructed in their entire cross-section leaf-like or lamellar-like interlocking.

3. Mechanical functional unit according to item 1 or 2, characterized in that the compression maximum of the extinguishing gas of the blow piston device is adjustable depending on the stroke.

4. Mechanical functional unit according to item 1,2 or 3, characterized in that the axes of movement of the scissor assembly (9) and the shift rod (1) lie in one plane.

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a mechanical functional unit of the directionally variable transmission of forces or to generate changes in direction of the movements between the relative movement of the contact parts transmitting construction elements in high-voltage switching devices and systems, in particular high-voltage circuit breakers with blow piston device.

Characteristic of the known technical solutions

The invention relates to the change in the direction of forces and movements within the chain of the relative movement of the contact parts between the drive and switching chamber transmitting components in switching devices and systems. In these systems for the transmission of electrical energy, it is necessary to trigger from the energy storage to the place of their intended activation the forces necessary for the switching action, transfer as lossless as possible and to provide the functional location according to the technical objective. The switching off or switching on the transport of electrical energy under the conditions of very narrow spatial conditions, which are determined electrostatically and electrodynamically, while preserving the electrical conditions prioritized and thus requires the short-term extreme requirements in terms of mechanical strength of all transmission elements with their accelerated masses.

It is known to transfer such switching forces in two connected in series, symmetrically opposed by the geometric arrangement forth, coupled together via an earth isolation switching chambers of a shift rod via a symmetrically operating deflection, the principle of force direction change with the same time u.U. the change in the amount of the assets may be different. Thus, ways have become known in which Umlenkgestänge are used, which consist of several members connected via joints, which represent in their interaction a suitable for the intended switching coupling mechanism, as far as it is to lift movements from the drive. Thus, e.g. Arrangements for deflecting the switching forces known in which a transmission is provided, which the switching pieces in the electrically series-connected switching chambers, which lie on one axis, by means of two counter-movable lever via two connecting rods which are coupled to the insulator coming from the drive, and two in the switching chambers projecting actuating rods, which are connected to the reversing levers on swivel joints, set in motion (DE-AS 2227330 "high voltage device, in particular gas blast button"; DE-OS 2642693 "high voltage circuit breaker for outdoor installation"). Furthermore, lever mechanisms for transmitting the switching force supplied from the switching drive in the two opposite, located on an axis switching chambers are known, which move both switching pieces substantially as four-joint Crane for the on and off switching (DE-OS 2341767 "circuit breaker with grounded tank ", DE-OS 2321933" Gas switch "). Also known is a lever system, which serves to deflect over the common shift rod to the entire switching action in both chambers from the drive supplied amounts of the total force, which is responsible for the movement of the switching pin and this for the opposite movement of the piston-cylinder assembly for the compression of the extinguishing gas is suitable. The use of this lever system thus allows a rapid compression of the gaseous extinguishing agent (DE-AS 1966973 "Electrical switch").