DE102006015308A1

DE102006015308A1 - Isolierende Schaltstange

Info

Publication number: DE102006015308A1
Application number: DE102006015308A
Authority: DE
Inventors: Thomas Erk; Ralf-Reiner Volkmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Also published as: CN101395684A; CN101395684B; US20100078302A1; EP1999768A1; WO2007113089A1; RU2008142737A; ES2435514T3; EP1999768B1

Abstract

Um eine isolierende Schaltstange zur Einleitung einer Antriebsbewegung in einen Bewegkontakt eines elektrischen Kontaktsystems eines Schaltgerätes und zur Erzeugung einer Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems mit einer in einem Hohlraum angeordneten Spannvorrichtung für ein Antriebselement der Schaltstange zur Aufrechterhaltung der Kontaktkraft, welche bei einem kompakten Aufbau über eine größere Kontaktkraft verfügt und konstante Federeigenschaften sowie einen geringen Verschleiß über die gesamte Einsatzdauer gewährleistet, wird vorgeschlagen, dass die Spannvorrichtung eine Schraubendruckfederanordnung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine isolierende Schaltstange zur Einleitung einer Antriebsbewegung in einen Bewegkontakt eines elektrischen Kontaktsystems eines Schaltgerätes und zur Erzeugung einer Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems mit einer in einem Hohlraum angeordneten Spannvorrichtung für ein Antriebselement der Schaltstange zur Aufrechterhaltung der Kontaktkraft.
Eine derartige isolierende Schaltstange ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt. Bei Schaltgeräten, wie beispielsweise Leistungsschaltern, mit einem in einer Vakuumröhre angeordneten elektrischen Kontaktsystem, wobei eine Antriebsbewegung über eine Antriebseinheit auf einen Bewegkontakt des Kontaktsystems eingeleitet wird, dient die isolierende Schaltstange einerseits zur galvanischen Trennung der Antriebseinheit von dem Kontaktsystem und andererseits zur Einleitung der Antriebsbewegung und zur Erzeugung einer im Wesentlichen gleich bleibenden Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems. Dazu umfasst die isolierende Schaltstange eine Spannvorrichtung, die in einem Hohlraum der Schaltstange angeordnet ist und zwischen einem Antriebselement und einem Gehäuse der Schaltstange wirkt, so dass bei geschlossenem Zustand durch die Spannvorrichtung die Kontaktkraft auf das Kontaktsystem aufrechterhalten ist. Bei der aus dem landläufigen Stand der Technik bekannten isolierenden Schaltstange umfasst die Spannvorrichtung eine Anordnung von Tellerfedern, durch welche die Kontaktkraft erzeugt wird. Derartige Tellerfedern sind durch Kantenabrieb verschleißanfällig und führen auf Grund ihrer steil verlaufenden Kennli nie bei geringen Änderungen des Arbeitshubes des Schaltgerätes zu großen Änderungen der eingeleiteten Kontaktkraft auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine isolierende Schaltstange der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, dass konstante Kontaktkräfte sowie ein geringer Verschleiß während der gesamten Lebensdauer gewährleistet sind.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einer isolierenden Schaltstange der eingangs erwähnten Art dadurch, dass die Spannvorrichtung eine Schraubendruckfederanordnung umfasst.
Mittels der Schraubendruckfederanordnung wird in vorteilhafter Weise der Verschleiß der Schaltstange erheblich reduziert. Die Schraubendruckfederanordnung weist keine Kanten auf, so dass Reibungseffekte an der Wandung des Hohlraumes verringert sind und der Verschleiß der Feder herabgesetzt ist. Darüber hinaus weisen Schraubendruckfedern im Vergleich zu bislang üblichen Tellerfedern eine flachere Kennlinie auf mit einer vergleichsweise konstanten Kontaktkraft im Gefolge.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schraubendruckfederanordnung mehrere gegenläufig gewickelte Schraubendruckfedern, welche ineinander verschachtelt sind. Mit anderen Worten ist die Schraubendruckfederanordnung als Schraubendruckfederpaket ausgebildet, wobei die mehreren gegenläufig gewickelten und ineinander verschachtelten Schraubendruckfedern insgesamt über eine große Federkraft verfügen. Insbesondere ist es mit einer derartigen Schraubendruckfederanordnung möglich, bei einem kompakten Bauvolumen große Kontaktkräfte von 3.500 bis 5.000 N bei einem Arbeitshub zwischen 0 und 5 mm zu erzeugen, wobei die Schraubendruckfederanordnung eine gemittelte Federrate von 200 N/mm aufweist.
Des Weiteren ist in vorteilhafter Weise eine Knicksicherheit der Schraubendruckfederanordnung wesentlich erhöht, weil die gegenläufig gewickelten Schraubendruckfedern sich gegenseitig gegen ein Verknicken stabilisieren, wodurch der Verschleiß der Vorrichtung reduziert wird. Die Schraubendruckfederanordnung ist beispielsweise durch einen inneren mit dem Antriebselement fest verbundenen Antriebsbolzen geführt.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist eine erste Schraubendruckfeder der Schraubendruckfederanordnung einen Außendurchmesser auf, welcher einem Innendurchmesser des Hohlraums entspricht. Mit einer derartig dimensionierten ersten Schraubendruckfeder ist eine Führung der Schraubendruckfederanordnung an der Wandung des Hohlraumes gewährleistet, wodurch die Knicksicherheit der Schraubendruckfederanordnung erhöht ist. Auf Grund der gebogenen spiralförmigen Gestalt der Schraubendruckfedern ist der Verschleiß gegenüber Tellerfedern reduziert.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung weist das Antriebselement einen Antriebsbolzen auf, wobei eine zweite Schraubendruckfeder mit einem Außendurchmesser, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser der ersten Schraubendruckfeder, einen Innendurchmesser aufweist, welcher einem Außendurchmesser des Antriebsbolzens entspricht. Bei einer derartigen zweiten Schraubendruckfeder ist eine Führung der Schraubendruckfederanordnung an dem Antriebsbolzen gewährleistet, wodurch weiterhin die Knicksicherheit der Schraubendruckfederanordnung erhöht wird und der Verschleiß reduziert ist. Des Weiteren ist mit einer derartigen zweiten Schraubendruckfeder eine gegenseitige Stabilisierung der ersten und der zweiten Schraubendruckfeder zueinander gewährleistet, wodurch ebenfalls die Knicksicherheit erhöht wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schalterpol eines Schaltgerätes mit einer erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange
2 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange.
1 zeigt einen Schalterpol 1 eines als solchen bekannten Leistungsschalters zum Schalten bzw. Unterbrechen von Strömen eines mehrphasigen Wechselstromnetzes. Der Schalterpol 1 umfasst ein Isolierstoffgehäuse 2, in welchem ein erstes Anschlussstück 3 sowie ein zweites Anschlussstück 4 zum Anschluss an figürlich nicht dargestellte Sammelschienen bzw. Abgangsleiter des Schaltgerätes angeordnet sind. Zwischen dem ersten Anschlussstück 3 und dem zweiten Anschlussstück 4 ist eine elektrisch leitende Verbindung über ein Kontaktsystem einer Vakuumschaltröhre 5 herstell- bzw. trennbar. Ein figürlich nicht dargestellter Bewegkontakt der Vakuumschaltröhre 5 ist dabei mittels einer leitenden Verbindungsstange 6 über ein Kupplungselement 7 sowie weitere Verbindungsmittel 8 mit dem zweiten Anschlussstück 4 elektrisch leitend verbunden. Das Kupplungselement 7 weist dazu einen flexiblen Leiter 9 auf. Die Verbindungsstange 6 ist dabei Teil der isolierenden Schaltstange 10, welche mit Bezug auf die 2 weiter unten näher erläutert wird. Die isolierende Schaltstange 10 ist mit einer figürlich nicht dargestellten Antriebseinheit mechanisch gekoppelt, über welche eine Antriebsbewegung in den Bewegkontakt der Vakuumschaltröhre 5 eingeleitet wird.
2 zeigt die isolierende Schaltstange 10 aus 1 in einer Detailansicht. Die isolierende Schaltstange 10 umfasst einen Isolierkörper 11, in welchem die Verbindungsstange 6 eingegossen ist. Ein ebenfalls in den Isolierkörper 11 eingegossenes Gehäuseteil 12 weist einen zylindrischen Hohlraum 13 auf, welcher mittels einer Abdeckplatte 14 verschlossen ist. Durch eine Öffnung 15 in der Abdeckplatte 14 hindurch erstreckt sich ein Antriebselement 16 in Gestalt eines Antriebsbolzens 16, welcher an seinem ersten Ende 17 ein Verbindungsteil 18 aufweist, welches zur Verbindung mit der Antriebseinheit des Schaltgerätes ausgebildet ist. Der Antriebsbolzen 16 weist ferner einen flanschartigen Abschnitt 19 auf, welcher einen Innendurchmesser aufweist, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Hohlraumes 13, so dass der Antriebsbolzen 16 mittels des Flansches 19 an der Wandung des Hohlraumes 13 geführt ist. Der flanschartige Abschnitt 19 dient ferner als Anschlagelement zur Begrenzung einer Bewegung des Antriebsbolzens 16 an der Abdeckplatte 14. Die Länge des Antriebsbolzens 16 ist dabei so gewählt, dass sie im Wesentlichen der Länge des Hohlraumes 13 entspricht bzw. geringfügig kürzer ist als diese. Das Gehäuseteil 12 weist in einem Bodenbereich 20 des Hohlraumes 13 eine Ausnehmung 21 auf. In dem Hohlraum 13 angeordnet ist eine Schraubendruckfederanordnung 22 mit einer erster Schraubendruckfeder 23 und einer zweiten Schraubendruckfeder 24. Die Schraubendruckfederanordnung 22 ist zwischen dem Bodenbereich 20 des Hohlraumes 13 und dem flanschartigen Abschnitt 19 des Antriebsbolzens 16 vorgespannt. Die erste Schraubenfeder 23 weist dabei einen Außendurchmesser auf, welcher dem Innendurchmesser des Hohlraumes 13 entspricht, so dass die erste Schraubendruckfeder an der Innenwandung des Hohlraumes 13 geführt ist. Die zweite Schraubendruckfeder 24 weist einen kleineren Außendurchmesser auf als der Innendurchmesser der ersten Schraubendruckfeder und einen Innendurchmesser, welcher im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Antriebsbolzens 16 entspricht, so dass die zweite Schraubendruckfeder an dem Antriebsbolzen 16 geführt ist.
Mit einer derartigen isolierenden Schaltstange 10 wird bei einem Schaltgerät einerseits eine galvanische Trennung zwischen der Antriebseinheit und dem Kontaktsystem ausgebildet, da eine Antriebsbewegung der Antriebseinheit über die isolierenden Schaltstange übertragen wird, wobei keine galvanische Verbindung zwischen dem Antriebsbolzen 16 und der Verbindungsstange 6 vorhanden ist. Des Weiteren wird nach einer erfolgten Antriebsbewegung zum Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 5 eine Kontaktkraft durch die Schraubendruckfederanordnung 22 der isolierenden Schaltstange auf den Bewegkontakt im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 5 übertragen, weil nach erfolgter Antriebsbewegung und arretierter Antriebseinheit durch die Schraubendruckfederanordnung 22 zwischen dem flanschartigen Abschnitt 19 über das Gehäuseteil 12 die Federkraft der Schraubendruckfederanordnung auf die Verbindungsstange 6 und damit auf den Bewegkontakt der Vakuumschaltröhre 5 wirkt. Wie aus der 2 ersichtlich, ist dabei insbesondere durch die Anordnung von mehreren Schraubendruckfedern eine Kippsicherheit der Federanordnung gewährleistet, weil die Schraubendruckfedern an dem Antriebsbolzen bzw. an der Innenwandung des Innenraumes 13 geführt sind und sich gegenseitig gegen ein Verkippen stabilisieren. Mit einer derartigen Schraubendruckfederanordnung ist es insbesondere möglich, bei einem kompakten Bauvolumen große Kontaktkräfte von 3.500 bis 5.000 N bei einem Arbeitshub zwischen 0 und 5 mm zu erzeugen, wobei die Schraubendruckfederanordnung eine gemittelte Federrate von 200 N/mm aufweist.

1: Schalterpol
2: Isolierstoffgehäuse
3: Erstes Anschlussstück
4: Zweites Anschlussstück
5: Vakuumschaltröhre
6: Verbindungsstange
7: Kupplungselement
8: Verbindungsmittel
9: Flexibler Leiter
10: Isolierende Schaltstange
11: Isolierkörper
12: Gehäuseteil
13: Hohlraum
14: Abdeckplatte
15: Durchführung
16: Antriebsbolzen
17: Erstes Ende
18: Verbindungsteil
19: Flanschartiger Abschnitt
20: Bodenbereich
21: Ausnehmung
22: Schraubendruckfederanordnung
23: Erste Schraubendruckfeder
24: Zweite Schraubendruckfeder

Claims

Isolierende Schaltstange (10) zur Einleitung einer Antriebsbewegung in einen Bewegkontakt eines elektrischen Kontaktsystems (5) eines Schaltgerätes und zur Erzeugung einer Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems (5) mit einer in einem Hohlraum (13) angeordneten Spannvorrichtung (22, 23, 24) für ein Antriebselement (16) der Schaltstange (10) zur Aufrechterhaltung der Kontaktkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (22, 23, 24) eine Schraubendruckfederanordnung (22, 23, 24) umfasst.
Isolierende Schaltstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubendruckfederanordnung (22, 23, 24) mehrere gegenläufig gewickelte Schraubendruckfedern (23, 24) umfasst, welche ineinander verschachtelt sind.
Isolierende Schaltstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schraubendruckfeder (23) der Schraubendruckfederanordnung (22, 23, 24) einen Außendurchmesser aufweist, welcher einem Innendurchmesser des Hohlraumes (13) entspricht.
Isolierende Schaltstange nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (16) einen Antriebsbolzen (16) aufweist, wobei eine zweite Schraubendruckfeder (24) mit einem Außendurchmesser, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser der ersten Schraubendruckfeder (23), einen Innendurchmesser aufweist, welcher einem Außendurchmesser des Antriebsbolzens (16) entspricht.