DE102004047259B3

DE102004047259B3 - Feststoffisolierter Schalterpol mit stirnseitiger Bewegkontaktverbindung

Info

Publication number: DE102004047259B3
Application number: DE102004047259A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hering; Matthias Schmidt; Ralf-Reiner Volkmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2024-09-25
Also published as: WO2006032626A1; CN100583331C; KR20070057229A; CN101027738A; EP1792323A1; US20080053810A1; RU2377684C2; RU2007115413A; UA88791C2

Abstract

Um einen feststoffisolierten Schalterpol (1) zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes mit einem formstabilen und elektrisch nicht leitenden Isolierstoffgehäuse (2), einer in dem Isolierstoffgehäuse (2) befestigten Schaltröhre (5), die einen ortsfesten Festkontakt und beweglichen Bewegkontakt aufweist, einem mit dem Festkontakt elektrisch verbundenen und von außen kontaktierbaren Eingangsanschlussstück (3) und einem mit dem Bewegkontakt mittels einer Bewegkontaktverbindung (12) verbundenen Abgangsanschlussstück (13), das fest mit dem Isolierstoffgehäuse (2) verbunden ist und eine von außen kontaktierbare Kontaktfläche aufweist, wobei das Isolierstoffgehäuse (2) mit einer Öffnung zum Einleiten einer Antriebsbewegung in den Bewegkontakt versehen ist, bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Bewegkontaktverbindung (12) durch an de Kontaktfläche angreifende Verbindungsmittel (17) an dem Abgangsanschlussstück (4) gehalten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen feststoffisolierten Schalterpol zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes mit einem formstabilen und elektrisch nicht leitenden Isolierstoffgehäuse, einer in dem Isolierstoffgehäuse befestigten Schaltröhre, die einen Festkontakt und einen Bewegkontakt aufweist, einem mit dem Festkontakt elektrisch verbundenen und von außen kontaktierbaren Eingangsanschlussstück und einem mit dem Bewegkontakt mittels einer Bewegkontaktverbindung verbundenen Abgangsanschlussstück, das fest mit dem Isolierstoffgehäuse verbunden ist und eine von außen kontaktierbare Kontaktfläche aufweist, wobei das Isolierstoffgehäuse mit einer Öffnung zum Einleiten einer Antriebsbewegung in den Bewegkontakt versehen ist.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 197 12 182 A1 bereits bekannt. Dort ist ein feststoffisolierter Schalterpol offenbart, der ein formstabiles Isolierstoffgehäuse aus Gießharz aufweist. Das Isolierstoffgehäuse ist hohlzylindrisch ausgestaltet und weist in seinem Inneren eine Vakuumschaltröhre auf. Die Vakuumschaltröhre verfügt über einen hohlzylindrischen Keramikkörper, der beidseitig von metallischen Endkappen vakuumdicht verschlossen ist. Dabei werden die Endkappen von einer ortsfesten Festkontaktstange beziehungsweise von einer längs beweglichen Bewegkontaktstange durchgriffen, die jeweils an ihrem in die Vakuumschaltkammer hineinragenden Ende einen ortsfesten Festkontakt beziehungsweise einen Bewegkontakt tragen. Der Bewegkontakt ist über einen Metallfaltenbalg mit der metallischen Endkappe verbun den. Die Festkontaktstange ist hingegen mit einem aus dem Isolierstoffgehäuse herausgeführten Eingangsanschluss fest verschraubt. Die Bewegkontaktstange ist über ein flexibles Stromband mit einem Abgangsanschlussstück verbunden ist, das ebenfalls eine von außen kontaktierbare Kontaktflächen aufweist. Das flexible Stromband ermöglicht den eletrischen Anschluss des Bewegkontaktes an das Abgangsanschlussstück, wobei die Beweglichkeit des Bewegkontakts erhalten bleibt.

Zur Herstellung des Schalterpols wird die Schaltröhre beispielsweise fest in das Isolierstoffgehäuse eingegossen. Verfahrensbedingt erfolgt die Verbindung des Strombandes mit dem Abgangsanschlussstück nach dem Verguss durch eine Öffnung in dem Isolierstoffgehäuse, die zum Einleiten einer Schaltbewegung in den Bewegkontakt vorgesehen ist. Dabei erfolgt die Befestigung des Strombandes an einer im vergossenen Zustand der Öffnung zugewandten Seite des Abgangsanschlussstücks.

Die vorbekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass das Isolierstoffgehäuse zur Befestigung des Strombandes einen vergrößerten Innendurchmesser aufweist. Die Montage des Strombandes an dem in das Innere des Isolierstoffgehäuses hinein versetzten Abgangsanschlussstück bleibt jedoch trotz des vergrößerten Innendurchmessers beschwerlich.

Auch aus der DE 35 44 972 C2 ist eine solche Vorrichtung mit einem feststoffisolierten Schalterpol in einem formstabilen Isoliergehäuse aus Gießharz bekannt. In dem Isolierstoffgehäuse ist eine Vakuumschaltröhre mit einem Festkontakt und einem Bewegkontakt angeordnet. An dem Isolierstoffgehäuse sind Stromanschlüsse als Eingangsanschlussstück bzw. Ausgangsanschlussstück für den Festkontakt und den Bewegkontakt sowie eine Öffnung für den Durchtritt eines isolierenden An triebsgestänges vorgesehen. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Abgangsanschlussstück und dem Bewegkontakt erfolgt bei dieser Anordnung über einen doppelseitig wirkenden Fingerkontakt als Bewegkontaktverbindung.

Weitere ähnliche Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 90 17 054 U1 oder der EP 176 66 582 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen feststoffisolierten Schalterpol der eingangs genannten Art bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Bewegkontaktverbindung durch an der von außen kontaktierbaren Kontaktfläche des Abgangsanschlussstücks angreifende Verbindungsmittel an dem Abgangsanschlussstück gehalten ist.

Erfindungsgemäß wird die Endmontage des feststoffisolierten Schalterpols, also das Verbinden und Befestigen der Bewegkontaktverbindung an dem Abgangsanschlussstück, nicht mehr wie im Stand der Technik üblich durch die Öffnung des Isolierstoffgehäuse vorgenommen, die zum Einleiten der Antriebsbewegung vorgesehen ist. Die Bewegkontaktverbindung wird erfindungsgemäß durch die stirnseitige Kontaktfläche des Abgangsanschlussstücks mit diesem verbunden. Die Öffnung des Isolierstoffgehäuses kann daher allein auf die Antriebsmechanik ausgelegt werden. Dies führt zu einem kompakteren Schalterpol. Darüber hinaus ist die Montage des erfindungsgemäßen Schalterpols vereinfacht, da die Kontaktfläche von außen und daher einfacher zugänglich ist. Schließlich ist der erfindungsgemäße feststoffisolierte Schalterpol auch kostengünstig, da die hierzu verwendeten Bauteile wenig aufwändig und daher leicht herstellbar sind. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, den Durchmesser der die Bewegung einleitenden Schaltstange zu vergrößern oder sogar mit Außenrippen zu versehen, um den Kriechweg einer isolierenden Schaltstange zu erhöhen.

Vorteilhafterweise weist das Abgangsanschlussstück an seiner Kontaktfläche Durchgangsöffnungen auf, durch welche sich die Verbindungsmittel hindurch erstrecken. Gemäß dieser Weiterentwicklung sind Verbindungsmittel zweckmäßigerweise als Klemmverbindung realisiert. Die Klemmverbindung presst das Abgangsanschlussstück und die Bewegkontaktverbindung gegeneinander, so dass die notwendige Haltekraft für die Bewegkontaktverbindung bereitgestellt ist. Durch die Befestigung des Abgangsanschlussstücks an dem Isolierstoffgehäuse ist auch die Bewegkontaktverbindung fest an diesem gehalten.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist die Klemmverbindung als eine Schraubverbindung realisiert. Auf diese Weise kann das Abgangsanschlussstück einfach mit der Bewegkontaktverbindung, die beispielsweise als flexibles Stromband realisiert ist, verbunden werden. Die Bewegkontaktverbindung weist hierzu beispielsweise ein zweckmäßiges Innengewinde auf, wobei eine Langschraube an ihrem freien Ende mit einem Außengewinde versehen ist, das formschlüssig in das Innengewinde der Bewegkontaktverbindung eingreift. Selbstverständlich ist es auch möglich, an Stelle eines Innengewindes in der Bewegkontaktverbindung eine separate oder an der Bewegkontaktverbindung angeschweißte Mutter zu verwenden.

Zweckmäßigerweise weist die Bewegkontaktverbindung einen Rollenkontakt oder Schleifkontakt auf.

Vorteilhafterweise umfasst die Bewegkontaktverbindung jedoch wenigstens ein flexibles Stromband. Strombänder sind als solche bekannt. Ihr Einsatz im Rahmen der Erfindung hat jedoch eine besonders einfache Konstruktion und eine einfache Montage des erfindungsgemäßen feststoffisolierten Schalterpols im Gefolge.

Gemäß einer diesbezüglich vorteilhaften Weiterentwicklung sind mehrere Strombänder vorgesehen, wobei die Strombänder über ein gemeinsames Zwischenstück mit dem Abgangszwischenstück verbunden sind. Zur stirnseitige Anbringung des Strombandes an dem Abgangsanschlussstück weist das Stromband zweckmäßigerweise eine Ausnehmung oder Durchgangsöffnung mit oder ohne Innengewinde auf, wodurch der Stromquerschnitt des Leiterbandes verkleinert wird und sich eine erhöhte Wärmeentwicklung einstellt. Zur Erhöhung des wirksamen Leiterquerschnitts sind daher mehrere Strombänder zweckmäßig, die an einem gemeinsamen Zwischenstück elektrisch und mechanisch angebunden sind. Das Zwischenstück ist aus einem gut leitenden Material wie beispielsweise Kupfer gefertigt und weist einen Bandabschnitt auf, an dem die flexiblen Strombänder beispielsweise seitlich befestigt sind. In mittiger Lage ist der Bandabschnitt mit einer Durchgangsöffnung versehen, durch welche sich eine mit dem Bewegkontakt verbundene Schaltstange frei erstreckt. Zur Befestigung an dem Abgangsanschlussstück weist das Zwischenstück ferner einen Befestigungsabschnitt auf, der zweckmäßigerweise rechtwinklig zum Halteabschnitt ausgerichtet ist. Dabei ist die dem Abgangsanschlussstück zugewandte Seite beispielsweise an die Bemessung des Abgangsanschlussstücks angepasst, so dass es im zusammengesetzten Zustand zu einem möglichst großflächigen Anliegen des Zwischenstückes an dem Abgangsanschlussstück kommt. Das Zwischenstück erhöht im Zusammenwirken mit den Strombändern den Stromquerschnitt der Bewegkontaktverbindung, so dass der feststoffisolierte Schalterpol auch für höhere Ströme einsetzbar ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen feststoffisolierten Schalterpols in einer Querschnittsansicht und
2 das Zwischenstück gemäß 1 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht zeigen.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalterpols 1 in einer seitlichen Querschnittsansicht. Der gezeigte Schalterpol 1 weist ein aus Gießharz bestehendes Isolierstoffgehäuse 2 auf, das formstabil ist und in dem an dessen oberen Ende ein Eingangsanschlussstück 3 sowie in mittlerer Lage ein Abgangsanschlussstück 4 eingegossen sind. An dem oberen Eingangsanschlussstück 3 ist eine Vakuumschaltröhre 5 befestigt. Hierzu dient eine Schraubverbindung 6, die eine in dem Eingangsanschlussstück 3 vorgesehene Durchgangsöffnung durchgreift und mit ihrem freien Ende formschlüssig über ein Gewinde mit einer Festkontaktstange 7 verbunden ist. Die Festkontaktstange 7 durchgreift eine stirnseitige Endkappe 8 der Vakuumschaltröhre 5, welche zusammen mit einem isolierenden Keramikgehäuse 9 und einer unteren stirnseitigen Endkappe 10 eine Schaltkammer ausbildet, in der ein Vakuum herrscht.
An dem in die Schaltkammer hinein ragenden freien Ende der Festkontaktstange ist ein figürlich nicht dargestellter Festkontakt angeordnet, dem ein längs beweglich geführter Bewegkontakt in Längsrichtung gegenüberliegend angeordnet ist. Der Bewegkontakt ist von einer Bewegkontaktstange 11 gehalten, welche die untere Stirnkappe 10 durchgreift, wobei ein einerseits an der Bewegkontaktstange 11 und andererseits an der Stirnkappe 10 befestigter nicht dargestellter Metallfaltenbalg eine Schaltbewegung des Bewegkontaktes ermöglicht.
Zur elektrischen Verbindung der längs beweglichen Bewegkontaktstange 11 mit dem ortsfesten Abgangsanschlussstück 4 ist eine Bewegkontaktverbindung 12 vorgesehen, wobei flexible Strombänder 13 eine Verschiebung der Bewegkontaktstange 11 in Längsrichtung ermöglichen. Die Strombänder 13 sind an ihrem oberen Ende mit einem Klemmteil 14 versehen, das fest mit der Bewegkontaktstange 11 verbunden ist und bei einer Schaltbewegung nach oben und unten, also in Längsrichtung, versetzt wird. An dem unteren Ende sind die Strombänder 13 fest mit einem ortsfesten Zwischenstück 15 verbunden, das einen An schlussabschnitt 15a sowie einen sich im Wesentlichen rechtwinkelig dazu erstreckenden Befestigungsabschnitt 15b aufweist. In dem Anschlussabschnitt 15a ist eine Durchgangsöffnung vorgesehen, die von einer aus einem Isolierstoff bestehenden Schaltstange 16 frei durchgriffen wird. Die Schaltstange 16 ist an ihrem oberen Ende fest mit der Bewegkontaktstange 11 und mit ihrem von der Bewegkontaktstange 11 abgewandten Ende mit einer Hebelmechanik verbunden. Über die Hebelmechanik ist die von einer Antriebseinheit erzeugten Antriebsbewegung in die Schaltstange 16 und somit in die Bewegkontaktstange 11 einleitbar.
Zur Befestigung des Verbindungsabschnittes 15b mit dem Abgangsanschlussstück 4 sind Schrauben 17 vorgesehen, deren Schraubköpfe in dem Abgangsanschlussstück 4 versenkt sind. Die Schrauben 17 greifen mit ihrem Außengewinde in ein Innengewinde des Befestigungsabschnitts 15b ein.
Im eingeschalteten Zustand liegt der Bewegkontakt an dem Festkontakt der Vakuumschaltröhre an. Somit ist ein geschlossener Strompfad vom Eingangsanschlussstück 3 über die Festkontaktstange 7 den Festkontakt, den Bewegkontakt, die Bewegkontaktsstange 11 und die Bewegkontaktverbindung 12 zu dem Abgangsanschlussstück 4 ermöglicht. Durch Einleiten einer Schaltbewegung wird der Bewegkontakt vom Festkontakt getrennt, wobei ein gegebenenfalls gezogener Lichtbogen bei einem Stomnulldurchgang des Wechselstromes im Vakuum gelöscht wird. Der feststoffisolierte Schaltpol 1 ist zur Stromunterbrechung in einer Phase eines Drehspannungsnetzes vorgesehen. Leistungsschalter weisen üblicherweise drei Schalterpole auf, so dass ein Schalter drei üblicherweise senkrecht nebeneinander stehende feststoffisolierte Schalterpole gemäß 1 aufweist.
2 zeigt die Bewegkontaktverbindung 12 in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung. Hier ist erkennbar, dass das Klemmteil 14 aus zwei einander gegenüber liegenden Kupferblöcken 14a und 14b besteht, die zwischen sich eine Ausnehmung 18 begrenzen, welche zur Aufnahme der Bewegkontaktstange 11 dient. Zum Anklemmen des Klemmteils 14 an die Bewegkontaktstange dienen Schraubverbindungen 19. An ihrem vom Klemmteil 14 abgewandtem Ende sind die Strombänder 13 durch Schrauben 20 mit dem Zwischenstück 15 verbunden, wobei in der gezeigten Darstellung die Durchgangsöffnung für die Schaltstange in dem Anschlussabschnitt 15a erkennbar ist. Die Verbindung zwischen dem Zwischenstück 15 und den Strombändern 13 kann jedoch erfindungsgemäß beliebig realisiert sein. So kommt beispielsweise auch eine Schweißverbindung, Lötverbindung oder dergleichen in Betracht. Rechtwinkelig zum Anschlussabschnitt 15a erstreckt sich ein Befestigungsabschnitt 15b, der eine zur inneren Seite des Abgangsanschlussstückes komplementäre flache Anlageseite aufweist. Die Verwendung des Zwischenstückes 15 ermöglicht den Einsatz von zwei Strombändern 13, wobei ein auch für hohe Ströme ausreichend großer Stromquerschnitt bereitgestellt ist.

Claims

Feststoffisolierter Schalterpol (1) zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes mit einem formstabilen und elektrisch nicht leitenden Isolierstoffgehäuse (2), einer in dem Isolierstoffgehäuse (2) befestigten Schaltröhre (5), die einen Festkontakt und einen Bewegkontakt aufweist, einem mit dem Festkontakt elektrisch verbundenen und von außen kontaktierbaren Eingangsanschlussstück (3) und einem mit dem Bewegkontakt mittels einer Bewegkontaktverbindung (12) verbundenen Abgangsanschlussstück (4), das fest mit dem Isolierstoffgehäuse (2) verbunden ist und eine von außen kontaktierbare Kontaktfläche aufweist, wobei das Isolierstoffgehäuse (2) mit einer Öffnung zum Einleiten einer Antriebsbewegung in den Bewegkontakt versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegkontaktverbindung (12) durch an der von außen kontaktierbaren Kontaktfläche des Abgangsanschlussstücks (4) angreifende Verbindungsmittel (17) an dem Abgangsanschlussstück (4) gehalten ist.
Feststoffisolierter Schalterpol (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Abgangsanschlussstück (4) an seiner Kontaktfläche Durchgangsöffnungen aufweist, durch welche sich die Verbindungsmittel (17) hindurch erstrecken.
Feststoffisolierter Schalterpol (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel als Klemmverbindung (17) realisiert sind.
Feststoffisolierter Schalterpol (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegkontaktverbindung (12) wenigstens ein flexibles Stromband (13) aufweist.
Feststoffisolierter Schalterpol (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strombänder (13) vorgesehen sind, wobei die Strombänder (13) über ein gemeinsames Zwischenstück (15) mit dem Abgangsanschlussstück (4) verbunden sind.