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Die
Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schaltgerät mit einem
längs einer
Bewegungsachse bewegbaren Kontaktstück, welches an einem Kapselungsgehäuse gelagert
ist.
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Ein
derartiges elektrisches Schaltgerät ist beispielsweise aus der
WO 2004/093276 bekannt. Dort
ist ein elektrisches Schaltgerät
als Erdungsschalter ausgebildet, welcher in einer gasisolierten Schaltanlage
einsetzbar ist. Das elektrische Schaltgerät ist mit einem Handantrieb
ausgerüstet.
Das bewegbare Kontaktstück
ist vollständig
innerhalb des Gasraumes angeordnet. Dazu ist das Kapselungsgehäuse im Bereich
des bewegbaren Kontaktstückes als
Faltenbalg ausgebildet, wodurch der Bereich reversibel verformbar
ist. Der Faltenbalg ist vorzugsweise aus einem Metall gebildet,
um eine dauerhafte Gasdichtigkeit zu gewährleisten.
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Um
den Faltenbalg nicht zu verkanten, ist eine umfangreiche Führung des
Kontaktstückes
nötig.
Weiterhin ist für
den Faltenbalg ein hochwertiges Material einzusetzen, welches einerseits
eine dauerhaft leichte Verformbarkeit gewährleistet und zum anderen eine
ausreichende Festigkeit aufweist, um seine gasdichten Eigenschaften
beizubehalten. Aufgrund der speziellen Materialeigenschaften ist
ein derartiger Faltenbalg vergleichsweise teuer.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung ein elektrisches Schaltgerät der eingangs
genannten Art anzugeben, welches kostengünstig herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dies
bei einem elektrischen Schaltgerät
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das bewegbare Kontaktstück sich innerhalb
und außerhalb
des Kapselungsgehäuses erstreckt.
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Wird
das bewegbare Kontaktstück
derartig angeordnet, dass es eine Wandung des Kapselungsgehäuses durchdringt,
kann vollständig
auf den Einsatz eines gasdichten Faltenbalges verzichtet werden.
Das Kontaktstück
ist zum Kontaktieren mit einem im Innern des Kapselungsgehäuses angeordneten
Gegenkontaktstück
einsetzbar. Der außerhalb des
Kapselungsgehäuses
angeordnete Teilabschnitt des Kontaktstückes ist leicht zugänglich,
um das Kontaktstück
anzutreiben. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Kontaktstück mit einem
Handantrieb ausgestattet ist. Es können jedoch auch elektromagnetische,
hydraulische oder Federspeicherantriebe sowie weitere Antriebseinrichtungen
zum Einsatz gelangen.
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Zur
Führung
des Kontaktstückes
kann das Gehäuse
selbst derart ausgeformt sein, dass eine sichere Aufnahme des Kontaktstückes gegeben
ist. Eine Lagerung kann dabei beispielsweise buchsenartig gestaltet
sein, wobei das Kontaktstück
zunächst im
Bereich der Lagerung eine vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrische
insbesondere zylinderförmige äußere Kontur
aufweist. Die Bewegungsachse des Kontaktstückes ist dann als Rotations-
bzw. Symmetrieachse des bewegbaren Kontaktstückes festgelegt. Das bewegbare
Kontaktstück kann
jedoch auch einen abweichenden Querschnitt aufweisen, beispielsweise
ovale Querschnitte, viereckige Querschnitte sowie sämtliche
weiteren mehreckigen Querschnitte. Es kann jedoch auch vorgesehen
sein, dass das Kontaktstück
beispielsweise bolzenförmig
ausgebildet ist, wobei beispielsweise eine Nut und eine in die Nut
eingreifende Nase ein Verdrehen des Kontaktstückes in seiner Lagerung verhindert.
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Dabei
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Lagerung an dem Kapselungsgehäuse angegossen
ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Lagerung, beispielsweise
eine Kragenbuchse, auf das Kapselungsgehäuse aufgesetzt und winkelsteif
mit diesem verbunden wird. Dies kann beispielsweise mittels einer
Schweißung,
einer Verschraubung/Vernietung oder einer anderen geeigneten Fügetechnik
geschehen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kapselungsgehäuse sein
inneres Volumen von einem das Kapselungsgehäuse umgebenden Medium gasdicht
abschließt.
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Die
Ausbildung eines gasdichten Kapselungsgehäuses gestattet es, das Innere
des Kapselungsgehäuses
mit einem Medium zu befüllen
und dieses im Inneren zu halten. Ein derartiges Medium kann beispielsweise
ein Fluid sein. Vorteilhafterweise wird elektronegatives Gas eingesetzt,
wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, welches unter erhöhtem Druck
im Innern des Kapselungsgehäuses
befindlich ist. Durch die Druckerhöhung wird die dielektrische Festigkeit
des Gases erhöht.
Dadurch reduzieren sich im Innern des Kapselungsgehäuses einzuhaltende
Schlagweiten zwischen Baugruppen, welche verschiedene elektrische
Potentiale aufweisen. Somit ist eine Möglichkeit für den Bau von kompakten Anordnungen
geschaffen, die im Innern elektrisches Potential führende Leiter,
Schaltgeräte
sowie weitere elektrotechnische Einrichtungen aufweisen. Weiterhin
wird durch die gasdichte Ausgestaltung des Kapselungsgehäuses ein
Eindringen von Fremdkörpern in
das Innere unterdrückt.
Dabei ist auch das Eindringen von gasförmigen Fremdkörpern nahezu
ausgeschlossen. Insbesondere bei einem gegenüber der Umgebung erhöhten Druck
im Innern des Kapselungsgehäuses
ist ein Eindiffundieren von Fremdgasen in das Innere des Kapselungsgehäuses kaum möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zum Abdichten
des Kontaktstückes am
Kapselungsgehäuse
das elektrische Schaltgerät ein
erstes Dichtungselement und ein zweites Dichtungselement aufweist,
wobei das erste Dichtungselement in einer ersten Lage des Kontaktstückes und das
zweite Dichtungselement in einer zweiten Lage des Kontaktstückes seine
Dichtwirkung entfaltet.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des
Kontaktstückes,
welches sich teilweise innerhalb und teilweise außerhalb
des Kapselungsgehäuses erstreckt,
ist es vorteilhaft, wenn die Einführungsstelle an dem Kapselungsgehäuse einer
gewissen Abdichtung unterliegt. Durch die Abdichtung wird vermieden,
dass beispielsweise während
einer Schaltbewegung Schmutzpartikel in das Innere des Kapselungsgehäuses gelangen.
Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Kapselungsgehäuses als
gasdichtes Kapselungsgehäuse
ist eine besonders effektive Abdichtung nötig, um das Entweichen von
im Innern des Kapselungsgehäuses
eingeschlossenen Fluiden zu verhindern. Durch das Vorsehen zweier Dichtungselemente
von denen jeweils eines in einer ersten und das andere in einer
zweiten Lage des Kontaktstückes
seine Dichtwirkung entfaltet, kann eine zuverlässige Abdichtung des bewegbaren
Kontaktstückes
gewährleistet
werden.
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Ein
elektrisches Schaltgerät
weist zwei charakteristische Lagen auf. Dies ist zum einen eine
Einschaltposition und zum anderen eine Ausschaltposition. Typischerweise
verharren die Schaltgeräte
in diesen Endlagen während
ihres Betriebes über
längere
Zeiträume.
Lediglich die relativ kurzen Zeiträume, in welchen das Schaltgerät von einer
der Endlagen in die andere Endlage überführt wird, das heißt, die
Zeiträume
in denen das bewegbare Kontaktstück bewegt
wird, unterbrechen die ruhenden Positionen in den Endlagen. Vorteilhaft
ist es daher, dass die erste Lage eine Einschaltposition und die
zweite Lage eine Ausschaltposition (bzw. umgekehrt) ist. Somit ergibt
sich für
das erste Dichtungselement die Aufgabe, das Kontaktstück gegenüber dem
Kapselungsgehäuse
in der Einschaltposition zu dichten. Für das zweite Dichtungselement
ergibt sich die Aufgabe, das Kontaktstück gegenüber dem Kapselungsgehäuse in der
Ausschaltposition, das heißt,
in einer zweiten Lage des Kontaktstückes abzudichten. Da jedes
der Dichtungselemente jeweils speziell für die Abdichtung in einer Lage
dient, können
die Dichtungselemente in unterschiedlicher Art und Weise ausgebildet
werden, um an die in der jeweiligen Lage zu erfüllenden Anforderungen hinsichtlich
ihrer Dichtwirkung besonders angepasst zu sein. Zusätzlich kann
auch vorgesehen sein, dass die beiden Dichtungselemente sich gegenseitig
in ihrer Dichtwirkung unterstützen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erste
Dichtungselement und das zweite Dichtungselement während einer
Schaltbewegung ihre Dichtwirkung wechselnd entfalten.
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Während einer
Schaltbewegung wird das bewegbare Kontaktstück in der Lagerung relativ
zu dem Kapselungsgehäuse
bewegt. Dabei werden Abschnitte die in der Ausschaltstellung außerhalb
des Kapselungsgehäuses
angeordnet sind in das Innere des Kapselungsgehäuses eingeführt und umgekehrt. Es ist vorteilhaft,
wenn während
des Bewegens des Kontaktstückes
durch eine Wandung des Kapselungsgehäuses eine entsprechende Dichtwirkung
der Dichtungselemente möglichst
unterbrecherfrei erfolgt. Vorteilhaft kann dies erreicht werden,
indem während
einer Schaltbewegung die Dichtungselemente ihre Dichtwirkung wechselnd
entfalten. Beispielsweise kann zu Beginn einer Schaltbewegung das
erste Dichtungselement seine Position zur Ent faltung einer Dichtwirkung
noch nicht eingenommen haben, während
das zweite Dichtungselement seine Dichtungsposition innehat. Im
weiteren Verlauf kann vorgesehen sein, dass beispielsweise bei Erreichen einer
Endposition das zweite Dichtungselement keine Dichtwirkung aufweist,
während
das erste Dichtungselement Dichtwirkung zwischen dem Kapselungsgehäuse und
dem bewegbaren Kontaktstück entfaltet.
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Vorteilhafterweise
kann eine Ausgestaltungsvariante weiterhin vorsehen, dass zumindest
eines der Dichtungselemente zur Entfaltung der Dichtwirkung an einem
um das Kontaktstück
umlaufenden Kragen anliegt.
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Insbesondere
bei einer Nutzung von rotationssymmetrischen Kontaktstücken können ringförmige Dichtungselemente
leicht an einem umlaufenden Kragen des Kontaktstückes anliegen. Dazu kann vorgesehen
sein, dass der Kragen nach Art einer vorspringenden Schulter aus
der Außenkontur
des Kontaktstückes
ausgearbeitet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das
Kontaktstück
eine Profilierung, wie zum Beispiel eine Nut oder ähnliches
aufweist, welche einen umlaufenden Kragen an dem Kontaktstück ausbildet.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn der umlaufende Kragen im Wesentlichen
quer zur Bewegungsachse des Kontaktstückes umläuft.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erste
und das zweite Dichtungselement bezüglich der Bewegungsachse des
Kontaktstückes
axial beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den
beiden Dichtungselementen ein drittes Dichtungselement angeordnet
ist.
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Durch
die axiale Beabstandung des ersten und des zweiten Dichtungselementes
und das Anordnen eines dritten Dichtungselementes zwischen den beiden
Dichtungselementen ist die Mög lichkeit gegeben,
Kontaktstücke
durch Kapselungsgehäuse hindurchzuführen, welche
einen vergleichsweise großen
Hub ausführen
müssen.
Ein großer
Hub ist mit einer großen
Verschiebung längs
der Bewegungsachse des Kontaktstückes
verbunden. Weiterhin gibt die Anordnung zwischen den beiden Dichtungselementen
die Möglichkeit,
dass sowohl das erste mit dem dritten als auch das zweite mit dem
dritten Dichtungselement zusammenwirken zu lassen. Somit kann das
dritte Dichtungselement in Kombination mit einem der beiden anderen
Dichtungselemente oder gemeinsam mit den beiden anderen Dichtungselementen
eine günstige
Abdichtung des Kontaktstückes
gegenüber
dem Kapselungsgehäuse
realisieren.
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Dabei
kann beispielsweise vorteilhaft vorgesehen sein, dass nach einer
Aufhebung der Dichtwirkung des ersten und/oder des zweiten Dichtungselementes
das dritte Dichtungselement seine Dichtwirkung aufrechterhält.
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Durch
das dritte Dichtungselement ist es beispielsweise möglich, eine
Dichtwirkung des ersten oder des zweiten Dichtungselementes oder
auch beider Dichtungselemente aufzuheben und weiterhin über das
dritte Dichtungselement eine Abdichtung des Kontaktstückes zu
gewährleisten.
So ist es beispielsweise möglich,
während
einer Schaltbewegung eine Dichtung, insbesondere einen gasdichten
Abschluss, zwischen dem Kapselungsgehäuse und dem bewegbaren Kontaktstück zu gewährleisten. Während das
erste oder das zweite Dichtelement ihre Dichtwirkung entfalten,
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das dritte Dichtelement zusätzlich seine
Dichtwirkung entfaltet. Somit ist ein einfacherer Wechsel zwischen
dem ersten und dem zweiten Dichtungselement ermöglicht. Dabei ist es dann auch nicht
mehr nötig,
dass Einsetzen/Aussetzen der Dichtwirkungen des ersten und des zweiten
Dichtungselementes zeitlich überlappend
zu gestalten, da auf das dritte Dichtungselement zurückgegriffen
werden kann.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder zweite Dichtungselement eine
Axialdichtung ist/sind.
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Eine
Axialdichtung wird aufgrund einer Bewegung in Richtung der Bewegungsachse
des bewegbaren Kontaktstückes
in Dichtwirkung versetzt. Im einfachsten Falle können dazu in axialer Richtung wirkende
Andruckkräfte
auf das erste bzw. auf das zweite Dichtungselement wirken. Insbesondere
bei der Ausgestaltung eines umlaufenden Kragens um das bewegbare
Kontaktstück,
sollte dieser gasdicht mit dem Kontaktstück verbunden sein, beispielsweise
durch ein Aufschweißen
oder ein einstöckiges Ausbilden
mit dem bewegbaren Kontaktstück.
Dadurch wird der umlaufende Kragen bei einer Bewegung des Kontaktstückes in
axialer Richtung, das heißt,
in Richtung der Bewegungsachse des bewegbaren Kontaktstückes verschoben
und kann beispielsweise ein umlaufendes Dichtungselement gegen einen
Abschnitt des Kapselungsgehäuses
pressen. Im Moment des Pressens eines elastomeren Dichtungselementes,
beispielsweise eines O-Ringes, entfaltet das Dichtungselement seine
Dichtwirkung. Bei einem Aufrechterhalten einer entsprechenden Anpresskraft
entfaltet eine derartige Axialdichtung über längere Zeiträume, beispielsweise mehrere
Monate oder Jahre, eine Dichtwirkung in ausreichender Güte.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das dritte Dichtungselement
eine Radialdichtung ist.
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Bei
einer Radialdichtung wirken die Anpresskräfte auf das Dichtungselement
radial zu der Bewegungsachse des bewegbaren Kontaktstückes. Vorteilhaft
sollte das dritte Dichtungselement ebenso wie das zweite und das
erste Dichtungselement ko axial zur Symmetrieachse des bewegbaren
Kontaktstückes,
welche gleichzeitig die Bewegungsachse ist, angeordnet sein. Es
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das dritte Dichtungselement
in eine umlaufende Nut in der Lagerung eingelegt ist. Die umlaufende
Nut kann dabei zum einen an dem Kapselungsgehäuse angeordnet sein, so dass
das bewegbare Kontaktstück
relativ zu dem dritten Dichtungselement beweglich angeordnet ist.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Dichtungselement an
dem Kontaktstück
ortsfest gelagert ist. Eine Radialdichtung ist in der Lage Relativbewegungen
beispielsweise zwischen dem bewegbaren Kontaktstück und dem Kapselungsgehäuse abzudichten.
So können
axiale Bewegungen längs
der Bewegungsachse des Kontaktstückes
und auch Drehbewegungen um die Bewegungsachse in einer ausreichenden
Qualität
gedichtet durchgeführt
werden.
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Vorteilhafterweise
kann weiter vorgesehen sein, dass zumindest eines der Dichtungselemente von
einer reversibel verformbaren Ummantelung umgeben ist, welche am
Kapselungsgehäuse
anliegt.
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Um
Schutz vor Einflüssen
aus der Umgebung des Kapselungsgehäuses zu gewähren ist es vorteilhaft, zumindest
eines der Dichtungselemente mit einer reversibel verformbaren Ummantelung
zu umgeben. Dies kann beispielsweise ein Kunststoffmantel sein,
welcher den sich außerhalb
des Kapselungsgehäuses
erstreckenden Abschnitt des bewegbaren Kontaktstückes umgibt. Dieser Mantel
kann sich dabei im Wesentlichen radial um die Bewegungsachse des
Kontaktstückes
erstrecken und an dem Kapselungsgehäuse anliegen. Dadurch werden die
außerhalb
des Kapselungsgehäuses
liegenden Dichtungselemente vor dem Einwirken von Verschmutzungen
geschützt.
Weiterhin ist eine Fläche des
Kontaktstückes,
welche mit dem dritten Dichtungselement zusammenwirkt, vor dem Ablagern
von Verschmutzungen ge schützt.
Derartige Verschmutzungen könnten
die Dichtwirkung nachteilig beeinflussen. Um ein günstiges
Gleiten und Dichten zu ermöglichen
kann es beispielsweise vorgesehen sein, das Kontaktstück zumindest
im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungselement
mit einer gleitfähigen
Oberflächenbeschichtung
auszustatten. Um ein Verschmutzen und Anhaften von Staub und ähnlichen
Partikeln auf dieser Oberflächenbeschichtung
zu verhindert, kann die Ummantelung beabstandet zu der Oberfläche des
ersten Kontaktstückes
angeordnet sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das bewegbare
Kontaktstück
mit dem Kapselungsgehäuse
elektrisch leitend kontaktiert ist.
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Für bestimmte
Schaltaufgaben wie beispielsweise Erdungsschaltungen ist es notwendig,
das bewegbare Kontaktstück
mit Erdpotential zu beaufschlagen. Bei einer Ausgestaltung des Kapselungsgehäuses aus
einem elektrisch leitfähigen
Material weist dieses im Regelfall Erdpotential auf. Eine elektrische
Kontaktierung zwischen Kapselungsgehäuse und bewegbarem Kontaktstück ermöglicht eine
einfache Erdungsmöglichkeit
des Kontaktstückes.
Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass beispielsweise ein
elektrisch leitendes flexibles Band, wie ein geflochtenes Kupferband,
das Kontaktstück mit
dem Kapselungsgehäuse
verbindet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Kontaktstück in einer
elektrisch isolierenden Buchse in dem Kapselungsgehäuse geführt ist.
Diese elektrisch isolierende Buchse ermöglicht ein reibungsarmes Gleiten des
Kontaktstückes
in der Führung
des Kapselungsgehäuses.
Weiterhin ermöglicht
die Buchse ein einfaches Einbringen von Nuten, Schultern, Ausnehmungen
usw., um beispielsweise Dichtflächen
für Dichtungselemente
zur Verfügung
zu stellen. Weiterhin gestattet die isolierte Führung des Kontaktstückes, das
elektrische Schaltgerät
beispielsweise für
Prüfzwecke einzusetzen,
wobei die elektrische Verbindung zu dem Kapselungsgehäuse aufzuheben
ist. So kann das Potential des Gegenkontaktes des bewegbaren Kontaktstückes nach
außen
geführt
werden.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass eine Gleitkontaktanordnung das Kontaktstück mit dem
Kapselungsgehäuse
kontaktiert.
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Eine
Gleitkontaktanordnung weist beispielsweise gegenüber einem elektrisch leitenden
flexiblen Band den Vorteil auf, dass kaum zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
Weiterhin ist die Gleitkontaktanordnung in einfacher Weise elektrisch
geschirmt innerhalb der Führung
des bewegbaren Kontaktstückes
einsetzbar. Dazu können
beispielsweise so genannte Kontaktbänder radial umlaufend um das
bewegbare Kontaktstück
angeordnet sein. Diese Kontaktbänder
sind mit Erhebungen versehen, welche wechselseitig sowohl das Kontaktstück als auch
das Kapselungsgehäuse
elektrisch kontaktiert und so eine Vielzahl von Kontaktpunkten zur
Verfügung
stellen, die einen dauerhaften elektrischen Kontakt zwischen Kapselungsgehäuse und
bewegbarem Kontaktstück
auch während
einer Bewegung sicherstellen. In die Führung des Kontaktstückes eingebrachte Nuten
eignen sich zur Aufnahme von Kontaktelementen der Gleitkontaktanordnung.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch in Figuren gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 einen
Querschnitt durch ein elektrisches Schaltgerät, die
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2 eine
Antriebsmöglichkeit
eines bewegbaren Kontaktstückes,
die
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3 eine
Befestigungsmöglichkeit
einer Führung
für das
bewegbare Kontaktstück,
die
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4 eine
Möglichkeit
der Ausgestaltung eines Umlenkpunktes für eine Antriebseinrichtung,
sowie die
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5, 6, 7 und 8 jeweils
Details der Kontaktierung bzw. Abdichtung eines bewegbaren Kontaktstückes gegenüber einem
Kapselungsgehäuse.
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Die 1 zeigt
einen Querschnitt durch ein elektrisches Schaltgerät, welches
an einer gasisolierten Schaltanlage oder eines gasisolierten Rohrleiters angeordnet
ist. Die beispielhaft in der 1 dargestellte
gasisolierte Schaltanlage weist ein gasdichtes Kapselungsgehäuse 1 auf.
Das Kapselungsgehäuse 1 ist
im Wesentlichen rohrförmig
ausgestaltet und schließt
in seinem Innern ein elektronegatives Gas ein. Entlang einer Rohrlängsachse 2 des
Kapselungsgehäuses 1 erstreckt
sich ein elektrischer Leiter 3. Der elektrische Leiter 3 ist
im Wesentlichen mit einer zylinderförmigen Außengestalt versehen und ist selbst
als Hohlzylinder oder Vollzylinder aus einem elektrisch leitenden
Material, wie Kupfer oder Aluminium gebildet. Der elektrische Leiter 3 ist
gegenüber dem
Kapselungsgehäuse 1 elektrisch
isoliert angeordnet. Sowohl der elektrische Leiter 3 als
auch das Kapselungsgehäuse 1 erstrecken
sich im Wesentlichen koaxial zu der Rohrlängsachse 2. Es kann
jedoch auch vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter 3 nicht
koaxial zu der Rohrlängsachse 2 liegt.
Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn innerhalb eines
Kapselungsgehäuses 1 mehrere
elektrische Leiter vorzugsweise verschiedener Phasen eines Elektroenergieübertragungssystems
angeordnet sind. Im Wesentlichen radial zu der Rohrlängsachse 2 erstreckt
sich eine Bewegungsachse 4. Die Bewegungsachse 4 entspricht
der Achse, entlang welcher sich ein rotationssymmetrisches bewegbares
Kontaktstück 5 bewegen
kann.
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Bezogen
auf die Darstellung der 1 teilt die Bewegungsachse 4 ein
bewegbares Kontaktstück 5.
Auf der einen Seite ist das bewegbare Kontaktstück 5 in seiner Ausschaltstellung
und auf der anderen Seite ist das bewegbare Kontaktstück 5 in seiner
Einschaltstellung abgebildet. In der Einschaltstellung ist das bewegbare
Kontaktstück 5 in
ein Gegenkontaktstück 6 eingefahren.
In der Ausschaltstellung ist das bewegbare Kontaktstück 5 galvanisch von
dem Gegenkontaktstück 6 getrennt.
Das Gegenkontaktstück 6 ist
tulpenförmig
aufgebaut, das heißt, koaxial
zu der Bewegungsachse 4 sind eine Vielzahl von Kontaktfingern 6b, 6c, 6d, 6e angeordnet,
welche bei einem Einfahren des bewegbaren Kontaktstückes 5 elastisch
zurückfedern
und mit dem bewegbaren Kontaktstück 5 in
galvanische Verbindung treten. Zur Halterung und dielektrischen
Schirmung ist das Gegenkontaktstück 6 mit
einer Haube 6a versehen.
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Zur
Führung
und Lagerung des bewegbaren Kontaktstückes 5 ist das Kapselungsgehäuse 1 mit einer
Angussbuchse 7 versehen. Die Angussbuchse 7 bildet
eine Verdickung einer Wandung des Kapselungsgehäuses 1 im Bereich
des Durchtrittes des bewegbaren Kontaktstückes 5. Bei einer
ausreichenden Wandstärke
des Kapselungsgehäuses 1 kann auf
einen derartigen Anguss verzichtet werden, da durch die Wandstärke selbst
eine ausreichende Lagerung gegeben ist, die eine Führung des
Kontaktstückes 5 ermöglicht.
Die Angussbuchse 7 weist eine erste umlaufende Nut 8 sowie
eine zweite umlaufende Nut 9 auf. Die Nuten 8, 9 sind
in die Lauffläche
der Angussbuchse 7 eingearbeitet.
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Die
erste umlaufende Nut 8 dient der Aufnahme eines Gleitkontaktelementes 10.
Das Gleitkontaktelement 10 kann beispielsweise aus umlaufenden Wurmfedern
oder einem Band mit geprägten
Kontaktlamellen gebildet sein. Wesentlich für das Gleitkontaktelement 10 ist
jedoch, das elastisch verformbare elektrisch leitende Erhebungen
am Umfang des bewegbaren Kontaktstückes 5 und an einer
Oberfläche
der ersten umlaufenden Nut 8 anliegen. Dadurch sind eine
Vielzahl von Kontaktierungspunkten gebildet, welche eine elektrische
Kontaktierung des bewegbaren Kontaktstückes 5 mit dem Kapselungsgehäuse 1 ermöglichen.
Das Kapselungsgehäuse 1 ist beispielsweise
aus elektrisch leitendem Guss, beispielsweise einem Aluminiumguss
gefertigt, wobei das Kapselungsgehäuse 1 selbst mit Erdpotential
beaufschlagt ist. Über
das Kontaktelement 10 wird das Erdpotential auch auf das
bewegbare Kontaktstück 5 übertragen.
Bei einem Kontaktieren mit dem Gegenkontaktstück 6 ist der elektrische
Leiter 3 ebenfalls mit Erdpotential beaufschlagt. Dadurch
ist es beispielsweise möglich,
dass elektrische Schaltgerät
mit seinem bewegbaren Kontaktstück 5 als
Erdungsschalter einzusetzen, um beispielsweise bei einer Sicherheitsschaltung
der gasisolierten Schaltanlage den elektrischen Leiter 3 ebenfalls
mit Erdpotential zu beaufschlagen.
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In
die zweite umlaufende Nut 9, welche ebenfalls in die Angussbuchsen 7 eingebracht
ist, ist ein drittes Dichtungselement 11 eingebracht. Das dritte
Dichtungselement 11 ist in Form einer Radialdichtung ausgeführt, das
heißt,
bezogen auf die Bewegungsachse 4 wirken Dichtungskräfte in radialer Richtung.
Dadurch ist es möglich,
dass das dritte Dichtungselement 11 während einer Bewegung des bewegbaren
Kontaktstückes 5 eine
ausreichende Dichtwirkung entfaltet.
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Weiterhin
ist das bewegbare Kontaktstück 5 mit
einem ersten umlaufenden Kragen 12 sowie einem zweiten
umlaufenden Kragen 13 versehen. Die umlaufenden Kragen 12, 13 können in
unterschiedlichen Varianten ausgestaltet sein. So kann beispielsweise
der erste umlaufende Kragen 12 die Gestalt eines schmalen
Zylinders aufweisen und der zweite umlaufende Kragen 13 kann
ein schmaler Zylinder mit abgerundeten Kanten sein. Darüber hinaus
sind auch weitere Ausgestaltungsformen von umlaufenden Kragen möglich. Beispielsweise
kann ein solcher Kragen auch durch eine Durchmesserverringerung des
bewegbaren Kontaktstückes 5 gebildet
sein (vgl. dazu 5). An dem ersten Kragen 12 umlaufend
ist ein erstes Dichtungselement 12a angeordnet. An dem
zweiten Kragen 13 umlaufend ist ein zweites Dichtungselement 13a angeordnet.
Bei der in der Ausschaltstellung dargestellten Hälfte des bewegbaren Kontaktstückes 5 ist
das zweite Dichtungselement 13a durch den zweiten umlaufenden
Kragen gegen die Innenwand des Kapselungsgehäuses 1 gepresst. Dadurch
ist eine axiale Presskraft auf das zweite Dichtungselement 13a aufgebracht
und dieses verformt. Somit wird das elektrische Kontaktstück 5 in
seiner Ausschaltstellung gasdicht gegenüber dem Kapselungsgehäuse 1 abgedichtet.
Das erste Dichtungselement 12a entfaltet in der Ausschaltstellung
keine Dichtwirkung.
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Umgekehrt
verhält
es sich in der Einschaltstellung des bewegbaren Kontaktstückes 5.
Wie in der 1 zu erkennen, ist bei der in
der Ausschaltstellung dargestellten Hälfte des bewegbaren Kontaktstückes 5 das
zweite Dichtungselement 13a von dem Kapselungsgehäuse 1 abgehoben
und liegt entspannt auf dem zweiten umlaufenden Kragen 13 auf. Das
erste Dichtungselement 12a ist durch den ersten umlaufenden
Kragen 12 axial gegen das Kapselungsgehäuse 1 bzw. gegen die
Angussbuchse 7 des Kapselungsgehäuses 1 gepresst und
dichtet so das bewegbare Kontaktstück 5 in der Einschaltstellung gasdicht
gegen das Kapselungsgehäuse 1 ab.
Während
einer Bewegung von der Einschalt- in die Ausschaltstellung bzw.
umgekehrt wirken das erste Dichtungselement 12a und das
zweite Dichtungselement 13a jeweils wechselweise mit dem
Kapselungsgehäuse 1 zusammen,
um einen gasdichten Übergang zu
gewährleisten.
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Während eines
Umschaltens von der Einschalt- in die Ausschalt- bzw. von der Ausschalt-
in die Einschaltposition und einer dabei erfolgenden Bewegung übernimmt
das dritte Dichtungselement 11 eine Abdichtung des bewegbaren
Kontaktstückes 5.
Da das dritte Dichtungselement 11 als Radialdichtung in
die zweite umlaufende Nut 9 eingebracht ist, ist auch während der
Bewegung ein ausreichender gasdichter Übergang zwischen dem bewegbaren Kontaktstück 5 und
dem Kapselungsgehäuse 1 gegeben.
Als Radialdichtung kann das dritte Dichtungselement 11 sowohl
bei axialen Verschiebungen als auch bei Drehbewegungen um die Bewegungsachse 4 seine
Dichtwirkung entfalten.
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Somit
kann zusammenfassend aufgeführt werden,
dass das erste Dichtungselement 12a als Flächendichtung
in der Einschaltstellung des bewegbaren Kontaktstückes 5,
das zweite Dichtungselement 13a in der Ausschaltstellung
als Flächendichtung
einen gasdichten Übergang
gewährleistet
und das dritte Dichtungselement 11 aufgrund seiner Ausgestaltung
als Radialdichtung während
einer Relativbewegung zwischen Kapselungsgehäuse 1 und bewegbarem
Kontaktstück 5 die
Dichtwirkung übernimmt.
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Der
in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungselementen 12a, 13a angeordnete
Abschnitt des bewegbaren Kontaktstückes 5 ist derjenige
Abschnitt, der wechselweise innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 oder
außerhalb des
Kapselungsgehäuses 1 angeordnet
ist. Je nach Lage des bewegbaren Kontaktstückes 5 (Einschaltposition,
Ausschaltposition, Zwischenposition während einer Bewegung) ist entweder
das erste, das zweite oder das dritte Dichtungselement 12a, 13a, 11 mit
der Abdichtung des bewegbaren Kontaktstückes 5 gegenüber dem
Kapselungsgehäuse 1 betraut.
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Um
das Eindringen von Verschmutzungen zu verhindern, ist der außerhalb
des Kapselungsgehäuses 1 liegende
Abschnitt des bewegbaren Kontaktstückes 5 von einer Ummantelung 14 umgeben. Die
Ummantelung 14 ist beispielsweise ein Kunststoff, welcher
wiederholt verformbar ist. Die Ummantelung 14 liegt an
der Angussbuchse 7 des Kapselungsgehäuses 1 an. Dadurch
ist sichergestellt, dass die an dem bewegbaren Kontaktstück 5 zum
elektrischen Kontaktieren bzw. Abdichten vorgesehenen Bauteile vor
einem Verstauben und Verschmutzen geschützt sind. Die Ummantelung 14 ist
beispielsweise eine im Wesentlichen hohlzylindrische Ummantelung,
die beabstandet zu dem Kontaktstück 5 angeordnet
ist und an dem freien Ende des Kontaktstückes 5, welches außerhalb
des Kapselungsgehäuses 1 liegt,
eng anliegt.
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Um
das Kontaktstück 5 zu
bewegen kann vorgesehen sein, dass das Kontaktstück 5 an seinem außerhalb
des Kapselungsgehäuses 1 liegenden freien
Ende mit einem Griff versehen ist, welcher ein direktes Bewegen
des Kontaktstückes
per Hand ermöglicht.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein quer zur Bewegungsachse 4 liegender Bolzen 15 an
dem bewegbaren Kontaktstück 5 befestigt
ist, wobei an dem Bolzen ein drehbar gelagerter Hebel 16 angreift.
In der 1 ist der drehbar gelagerte Hebel 16 der Übersichtlichkeit
halber mit einer unterbrochenen Volllinie dargestellt. Über eine Drehlagerung 16a des
Hebels 16 kann nunmehr beispielsweise ein elektrischer
Antrieb eine Bewegung des Kontaktstückes 5 bewirken.
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Die 2 zeigt
eine weitere Variante des Antriebes des bewegbaren Kontaktstückes 5 über den Hebel 16.
Der Hebel 16 ist über
eine Welle mit einem Handhebel 17 verbunden. Über den Handhebel 17 und
die Welle kann auch über
größere Entfernungen hinweg
eine Bewegung auf das bewegbare Kontaktstück 5 übertragen
werden. Durch eine entsprechende Dimensionierung des Hebels 16 und
des Handhebels 17 lassen sich die vom Bedienpersonal aufzubringenden
Antriebskräfte
reduzieren. Die 3 zeigt eine weitere Variante
der Ausgestaltung einer Führungsbuchse 18 im
Ausschnitt. Die Führungsbuchse 18 ist
mittels einer Schraubverbindung 19 bzw. einer Nietverbindung,
einer Schweißverbindung oder
einer anderweitig geeigneten Verbindungsart mit dem Kapselungsgehäuse 1 gasdicht
verbunden. Dazu können
zusätzlich
entsprechende Dichtelemente in die Fügestelle zwischen Führungsbuchse 18 und
Kapselungsgehäuse 1 eingefügt werden. Eine
derartige Ausgestaltung einer Führungsbuchse 18 gestattet
es, standardisierte Kapselungsgehäuse zu fertigen und bedarfsweise
eine Öffnung
nachträglich
in eine Wandung des Kapselungsgehäuses 1 einzubringen
und eine Führungsbuchse 18 auf
eine Wandung des Kapselungsgehäuses 1 aufzusetzen. Dadurch
ist eine flexible Wahl der Lage eines erfindungsgemäßen elektrischen
Schaltgerätes
ermöglicht.
Weiterhin eignet sich diese Form der Ausgestaltung einer Führungsbuchse 18 auch
für Nachrüstungen
an bestehenden Anlagen.
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Die 4 zeigt
weiter, wie bei dem Einsatz einer verschraubten Führungsbuchse 18 die Schraubverbindung 19 auch
dazu dienen kann, um einen Lagerbock 20 an dem Kapselungsgehäuse 1 winkelstarr
anzuordnen. An dem Lagerbock 20 kann dann ein Hebel 16 drehbar
gelagert werden.
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In
den 5, 6, 7 und 8 sind jeweils
verschiedene Mechanismen zum Kontaktieren bzw. zum Abdichten des
bewegbaren Kontaktstückes 5 gegenüber einem
Kapselungsgehäuses 1 dargestellt.
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In
den 5, 6, 7 und 8 ist
jeweils die Bewegungsachse 4 dargestellt sowie ein Ausschnitt
eines Kapselungsgehäuses 1,
wobei ein bewegbares Kontaktstück 5 durch
das Kapselungsgehäuse 1 hindurchgreift.
In der 5 sind ein erster umlaufender Kragen 12 und
ein zweiter umlaufender Kragen 13 jeweils durch Durchmesserveränderungen
gebildet, das heißt,
der Abschnitt welcher zwischen den Kragen 12, 13 angeordnet
ist, ist in seinem Durchmesser durchgehend verringert. Ein erstes
und ein zweites Dichtungselement 12a, 13a sind jeweils
ortsfest dem ersten bzw. dem zweiten umlaufenden Kragen 12, 13 zugeordnet.
Um eine Dichtung in axialer Richtung zu bewirken, ist die Führungsbuchse,
welche in dem Kapselungsgehäuse 1 gebildet
ist, an ihren Kanten abgeschrägt
ausgestaltet. Dadurch sind umlaufende Senken 21 gebildet,
in welche die Dichtungselemente 12a, 13a einpressbar sind.
Durch die Senken 21 werden das erste und das zweite Dichtungselement 12a, 13a sowohl
in axialer als auch in radialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt.
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Die 6 zeigt
eine weitere Möglichkeit
der Anordnung von axialen Dichtelemente 12a, 13a.
Beabstandet zur Führungsbuchse,
in welcher das bewegbare Kontaktstück 5 geführt ist,
ist eine umlaufende Nut gebildet, die vollständig von dem Kapselungsgehäuse 1 begrenzt
ist. In diese Nut sind ein erstes bzw. ein zweites Dichtungselement 12a, 13a eingelegt.
Die Dichtungselemente 12a, 13 ragen in unbelastetem
Zustand über
die Nut hinaus, so dass im Ein- bzw. im Ausschaltzustand des bewegbaren Kontaktstückes 5 eine
Dichtwirkung zwischen den Kragen 12, 13 des Kontaktstückes 5 und
dem Kapselungsgehäuse 1 bewirkt
ist.
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Bei
dem in der 7 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel
ist ähnlich
wie in der 5 im Randbereich der Führungsbuchse
eine Ausnehmung vorgesehen, die im Zusammenwirken mit dem Kontaktstück 5 eine
Nut ausbildet. Die umlaufende Nut ist dabei zum einen von dem Kapselungsgehäuse 1 und zum
anderen durch das bewegbare Kontaktstück 5 begrenzt. In
den Nuten sind wiederum ein erstes und ein zweites Dichtungselement 12a, 13a angeordnet, welche
im Ein- bzw. im Ausschaltzustand eine Dichtwirkung entfalten. Bei
dem in der 7 dargestellten bewegbaren Kontaktstück 5 ist
ein erster Kragen 12 durch eine Durchmesserveränderung
des bewegbaren Kontaktstückes 5 ausgebildet.
Der zweite Kragen 13 ist durch einen schmalen auf das bewegbare
Kontaktstück 5 aufgesetzten
Ring hergestellt. Abweichend von den in den 1, 5 und 6 gezeigten
Positionen der zweiten umlaufenden Nut 9 und der ersten
umlaufenden Nut 8, bei denen die zweite umlaufende Nut 9 mit
dem dritten Dichtungselement 11 bezüglich der Bewegungsachse 4 in
Richtung des Kapselungsgehäuseinneren
angeordnet ist, ist bei dem in der 7 dargestellten
Ausgestaltungsbeispiel das dritte Dichtungselement 11,
bezogen auf die erste umlaufende Nut 8 mit dem Kontaktelement 10 in
Richtung der Bewegungsachse 4 zur Außenseite des Kapselungsgehäuses 1,
angeordnet.
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In
der 8 ist eine Führungsbuchse
durch ein in das Kapselungsgehäuse 1 eingesetztes
Isolierstoffelement 22 gebildet. Das Isolierstoffelement 22 weist
eine in das Isolierstoffelement 22 an der Außenseite
(bezüglich
der Kontaktstelle des elektrischen Schaltgerätes) eingebrachte umlaufende
Nut zur Aufnahme des ersten Dichtungselementes 12a auf.
Weiterhin ist zur Aufnahme des dritten Dichtungselements 11 und
zur Realisierung von radialen Anpresskräften auf dieses radiale Dichtelement
eine zweite umlaufende Nut 9 im Bereich des Verschiebeabschnittes
des bewegbaren Kontaktstückes 5 eingebracht.
Dort ist ein drittes Dichtungselement 11 eingelegt. Zur
Aufnahme und Halterung des zweiten Dichtungselementes 13a weist
der zweite umlaufende Kragen 13 eine Nut auf, in wel cher
das zweite Dichtungselement 13a gehalten ist. Zur elektrischen Kontaktierung
des bewegbaren Kontaktstückes 5 mit dem
Kapselungsgehäuse 1 ist
ein flexibles Kupferband 23 elektrisch leitend mit dem
Kapselungsgehäuse 1 sowie
dem bewegbaren Kontaktstück 5 verbunden.
Das flexible Kupferband 23 kann bedarfsweise gelöst werden,
so dass zu Prüfzwecken
ein elektrischer Leiter, welcher im Innern des Kapselungsgehäuses 1 angeordnet
ist, über
das bewegbare Kontaktstück
kontaktiert werden kann.
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Die
in den Figuren jeweils gezeigten Ausgestaltungsbeispiele sind insbesondere
hinsichtlich der Lage und Ausgestaltung der umlaufenden Kragen, der
Nuten, der Dichtungselemente, der Isolierbuchse, der elektrischen
Kontaktelemente usw. miteinander beliebig kombinierbar.