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Die
Erfindung bezieht sich auf ein vakuumisoliertes Schaltgerät mit den
Merkmalen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges Schaltgerät
ist aus der US-Offenlegungsschrift
US 2004/0232112 A1 bekannt.
Das vorbekannte Schaltgerät
weist ein Gehäuse
auf, in dem drei Einzelschalter enthalten sind. Jeder Einzelschalter
ist jeweils mit einem Kontaktsystem ausgestattet, das zwei elektrische
Kontaktelemente aufweist. Die beiden Kontaktelemente eines jeden
Kontaktsystems sind durch eine mechanische Ansteuerung von außen elektrisch
miteinander verbindbar und elektrisch voneinander trennbar. Um ein
Trennen und Verbinden der beiden Kontaktelemente eines jeden Kontaktsystems
zu ermöglichen,
ist jeweils eines der beiden Kontaktelemente beweglich; das jeweils zugehörige andere
Kontaktelement ist ortsfest. Die Kontaktelemente des Schaltgeräts sind
durch vakuumdichte, zum Gehäuse
des Schaltgeräts
isolierte Durchführungen
aus dem Gehäuse
herausgeführt, so
dass ein jedes Kontaktelement von außen zugänglich und elektrisch kontaktierbar
ist. Eine mechanische Ansteuerung der beweglichen Kontaktelemente
erfolgt durch Antriebseinrichtungen, die mit den beweglichen Kontaktelementen
außerhalb
des Gehäuses
zusammenwirken.
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Aus
der
DE 41 23 710 A1 ist
ein gasisoliertes Schaltgerät
bekannt, bei dem ein bewegliches Kontaktelement mittels einer isolierenden
Antriebsstange mit einer außerhalb
der gasisolierten Schalteinrichtung angeordneten Antriebseinrichtung
verbunden ist.
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Aus
der
US 6 396 018 B1 ist
ein Schaltgerät bekannt,
bei dem ein bewegliches Kontaktelement eines Vakuumschalters mittels
einer isolierenden Antriebsstange mit einem außerhalb des Vakuumschalters
angeordneten Antrieb verbunden ist.
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Die
DE 39 05 835 A1 offenbart
ein Gehäuse, bei
dem ein bewegliches Glied abgedichtet durch eine Gehäusewand
geführt
ist, wobei temperaturabhängige
Volumenänderungen
des Gehäuses
mittels eines beweglichen Gehäuseabschnittes
in Form eines flexiblen Wandbereichs ausgleichbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät anzugeben,
das einen besonders einfachen Anschluss einer Antriebseinrichtung
zum Umschalten des Schaltgeräts
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Schaltgerät
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
das Gehäuse
zumindest zwei Gehäuseabschnitte
aufweist, nämlich
einen während
des Betriebs des Schaltgeräts
ortsfesten und einen gegenüber
dem ortsfesten Gehäuseabschnitt
beweglichen Gehäuseabschnitt,
das bewegliche Kontaktelement elektrisch isoliert mit dem beweglichen
Gehäuseabschnitt
mechanisch verbunden und mit diesem gemeinsam beweglich ist und
der bewegliche Gehäuseabschnitt
einen mechanischen Anschluss zur mechanischen Ansteuerung des Schaltgeräts bildet.
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Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgerätes besteht
darin, dass sich an dieses eine Antriebseinrichtung ohne zusätzliche
elektrische Isolation anschließen
lässt;
denn im Unterschied beispielsweise zu dem eingangs beschriebenen
vorbekannten Schaltgerät
erfolgt das Ansteuern bzw. Bewegen des beweglichen Kontaktelements
lediglich mittelbar über
einen beweglichen Gehäuseabschnitt.
Es ist somit bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät möglich, die
Antriebseinrichtung ohne elektrische Isolation unmittelbar an das
Gehäuse
des Schaltgerätes
anzuschließen,
um das elektrische Öffnen
und Schließen
des Schaltgerätes
auszulösen.
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Ein
besonders einfacher und damit kostengünstiger Aufbau lässt sich
erreichen, wenn sich das bewegliche Kontaktelement ausschließlich innerhalb des
Gehäuses
befindet, ein Anschlusselement vorhanden ist, das mit einem inneren
Abschnitt innerhalb des Gehäuses
liegt und mit einem äußeren Abschnitt
außerhalb
des Gehäuses
liegt und das durch eine vakuumdichte, zum Gehäuse isolierte Durchführung aus
dem Gehäuse
herausgeführt
und von außen
elektrisch kontaktierbar ist, und der in nere Abschnitt des Anschlusselements
und das bewegliche Kontaktelement elektrisch miteinander durch ein
flexibles Verbindungsglied verbunden. sind, das eine mechanische
Bewegung des beweglichen Kontaktelements innerhalb des Gehäuses und
eine Relativbewegung zwischen dem Anschlusselement und dem beweglichen
Kontaktelement ermöglicht.
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Vorzugsweise
bildet das andere der beiden Kontaktelemente einen Festkontakt,
der relativ zum ortsfesten Gehäuseabschnitt
fixiert ist und der durch eine vakuumdichte, zum Gehäuse isolierte
Durchführung
im Bereich des ortsfesten Gehäuseabschnitts aus
dem Gehäuse
herausgeführt
und von außen elektrisch
kontaktierbar ist.
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Ein
besonders einfacher und kostengünstig herstellbarer
Gehäuseaufbau
lässt sich
gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung des Schaltgerätes
erreichen, wenn zwischen dem beweglichen Gehäuseabschnitt und dem ortsfesten
Gehäuseabschnitt
ein – vorzugsweise
elektrisch leitfähiger – Faltenbalg
angeordnet ist. Ein weiterer, vorzugsweise ebenfalls elektrisch
leitfähiger,
Faltenbalg kann beispielsweise vorhanden sein, um den beweglichen
Gehäuseabschnitt
mit einem dritten Gehäuseabschnitt
zu verbinden, wobei das Anschlusselement durch diesen dritten Gehäuseabschnitt
herausgeführt
ist.
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Der
dritte Gehäuseabschnitt
kann ortsfest angeordnet werden und beispielsweise mit dem ortsfesten
Gehäuseabschnitt
des Gehäuses
mechanisch verbunden werden.
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Alternativ
kann der dritte Gehäuseabschnitt auch
beweglich ausgeführt
sein und demgemäß ohne mechanische
Verbindung zum ortsfesten Gehäuseabschnitt
auskommen.
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Im
Hinblick auf eine einfache mechanische Konstruktion wird es als
vorteilhaft angesehen, wenn das bewegliche Kontaktelement stangenförmig ist.
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Mit
dem beweglichen Gehäuseabschnitt steht
vorzugsweise eine mechanische Bewegungseinrichtung in Verbindung,
die den beweglichen Gehäuseabschnitt
entlang der Längsachse
des beweglichen Kontaktelementes bewegt, um den elektrischen Kontakt
zwischen den beiden Kontaktelementen zu öffnen oder zu schließen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert; dabei zeigen
beispielhaft
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1 und 2 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Schaltgerät, und zwar
im elektrisch geschlossenen Zustand (1) und im
elektrisch geöffneten
Zustand (2) und
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3 und 4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Schaltgerät, und zwar
im elektrisch geschlossenen Zustand (3) und im
elektrisch geöffneten
Zustand (4).
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Der Übersicht
halber werden in den 1 bis 4 für identische
oder vergleichbare Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.
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In
der 1 sieht man ein Schaltgerät 10 mit einem Gehäuse 20,
das drei Gehäuseabschnitte
aufweist. Einer der Gehäuseabschnitte
ist ortsfest ausgeführt
und mit dem Bezugszeichen 30 versehen. Unter dem Begriff „ortsfest" ist dabei zu verste hen, dass
während
des Betriebs des Schaltgerätes
dieser Gehäuseabschnitt 30 nicht
bewegt wird; selbstverständlich
ist im Rahmen der Installation des Schaltgerätes das gesamte Gehäuse 20 „beweglich" und somit nicht
im engeren Sinne ortsfest; mit dem Begriff „ortsfest" soll lediglich verdeutlicht werden,
welche Gehäuseabschnitte
des Gehäuses 20 im
Rahmen des späteren
Schaltbetriebes bewegt werden und welche nicht.
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Mit
dem ortsfesten Gehäuseabschnitt 30 steht
ein beweglicher Gehäuseabschnitt 40 in
Verbindung. Um die Beweglichkeit des beweglichen Gehäuseabschnitts 40 zu
gewährleisten,
ist zwischen dem beweglichen Gehäuseabschnitt 40 und
dem ortsfesten Gehäuseabschnitt 30 ein
Faltenbalg 50 vorgesehen.
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An
den beweglichen Gehäuseabschnitt 40 ist
ein dritter Gehäuseabschnitt 60 angeschlossen, und
zwar über
einen weiteren Faltenbalg 70. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 und 2 ist der
dritte Gehäuseabschnitt 60 ebenfalls „ortsfest", da er über ein
starres Verbindungselement 80 mit dem ortsfesten Gehäuseabschnitt 30 verbunden
ist.
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Zum
Betrieb des Schaltgerätes 10 ist
das Gehäuse 20 vorzugsweise
gas- bzw. luftleer; es handelt sich somit um ein Vakuumgehäuse.
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Innerhalb
des Gehäuses 20 befindet
sich ein inneres Vakuumgehäuse 100,
in dem zwei Kontaktanschlüsse 110 und 120 angeordnet
sind. Die beiden Kontaktanschlüsse 110 und 120 sind
elektrisch und mechanisch miteinander verbunden (1),
wenn das Schaltgerät 10 geschlossen
wird, und mechanisch und elektrisch voneinander getrennt, wenn das Schaltgerät 10 geöffnet ist
(2).
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Der
Kontaktanschluss 110 gehört zu einem beweglichen Kontaktelement 210,
das ausschließlich innerhalb
des Gehäuses 20 angeordnet
ist und aus diesem Gehäuse 20 nicht
herausragt. Ein innerer Abschnitt des beweglichen Kontaktelements 210 befindet
sich nicht nur innerhalb des Gehäuses 20,
sondern außerdem
auch innerhalb des inneren Vakuumgehäuses 100; ein äußerer Abschnitt
des beweglichen Kontaktelementes 210 ist zwar innerhalb
des Gehäuses 20,
jedoch außerhalb
des inneren Vakuumgehäuses 100 angeordnet.
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Mit
dem Kontaktanschluss 120 steht ein festes Kontaktelement 220 in
Verbindung, dass einen Festkontakt des Schaltgerätes 10 bildet. Das
feste Kontaktelement 220 erstreckt sich von dem inneren Vakuumgehäuse 100 durch
den übrigen
Bereich des Gehäuses 20 und
durch eine vakuumdichte und elektrisch isolierende Durchführung 300 hindurch
aus dem Gehäuse 20 heraus,
so dass eine elektrische Kontaktierung des festen Kontaktelementes 220 möglich ist.
Der außerhalb
des Gehäuses 20 befindliche
Abschnitt des festen Kontaktelementes 220 bildet somit
einen elektrischen Anschluss 310 des Schaltgerätes 10.
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Wie
sich den 1 und 2 entnehmen lässt, ist
das bewegliche Kontaktelement 210 stangenförmig ausgebildet,
wobei ein dem Kontaktanschluss 110 abgewandtes Stangenende
des beweglichen Kontaktelementes 210 mit einem flexiblen
Verbindungsglied 320 in Verbindung steht. Das flexible Verbindungsglied 320 ist
elektrisch leitfähig
und stellt eine elektrische Verbindung zu einem Anschlusselement 400 des
Schaltgerätes 10 her.
Das Anschlusselement 400 ist durch eine vakuumdichte, zum
Gehäuse 20 bzw.
zu dem dritten Gehäuseabschnitt 60 isolierte
Durchführung 410 durch
den dritten Gehäuseabschnitt 60 und
damit aus dem Gehäuse 20 herausgeführt. Der
außerhalb
des Gehäuses 20 befindliche
Abschnitt des Anschlusselements 400 bildet somit einen
weiteren elektrischen Anschluss 420 des Schaltgerätes 10.
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Aufgrund
der beiden Faltenbalge 50 und 70 kann der bewegliche
Gehäuseabschnitt 40 entlang der
Pfeilrichtung P nach oben und unten geschoben werden. Der bewegliche
Gehäuseabschnitt 40 ist mittels
eines Isolierrings 500 starr mit dem beweglichen Kontaktelement 210 verbunden,
so dass ein Verschieben bzw. Bewegen des beweglichen Gehäuseabschnitts 40 zu
einer entsprechenden Bewegung des beweglichen Kontaktelementes 210 führt.
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Wie
sich in den 1 und 2 erkennen lässt, steht
mit dem beweglichen Gehäuseabschnitt 40 eine
Bewegungseinrichtung 600 in Verbindung, die an ein Anschlusselement 610 des
beweglichen Gehäuseabschnitts 40 angeschlossen
ist und dieses entlang der Pfeilrichtung P bewegt.
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Die
Aufgabe bzw. Funktion der Bewegungseinrichtung 600 besteht
darin, das Schaltgerät 10 ein- oder
auszuschalten, indem es die beiden Kontaktanschlüsse 110 und 120 innerhalb
des Vakuumgehäuses 100 miteinander
verbindet oder voneinander trennt. In der 1 ist der
elektrisch geschlossene Zustand des Schaltgerätes 10 gezeigt, bei
dem die beiden Kontaktanschlüsse 110 und 120 aufeinander liegen
und elektrisch miteinander in Kontakt stehen. Diese Position des
beweglichen Kontaktelements 210 wird erreicht, in dem mit
der Bewegungseinrichtung 600 der bewegliche Gehäuseabschnitt 40 in
der 1 nach oben gedrückt wird. Dementsprechend ist
der Faltenbalg 50 zusammengedrückt und der weitere Faltenbalg 70 auseinander
gezogen.
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Soll
nun das Schaltgerät 10 geöffnet und
die beiden Kontaktanschlüsse 110 und 120 voneinander getrennt
werden, so bewegt die Bewegungseinrichtung 600 den beweglichen
Gehäuseabschnitt 40 nach
unten, wodurch die Verbindung zwischen den beiden Kontaktanschlüssen 110 und 120 unterbrochen
wird. Bei dieser Bewegung des beweglichen Gehäuseabschnitts 40 nach
unten wird der weitere Faltenbalg 70 zusammengedrückt und
der Faltenbalg 50 auseinander gezogen. Dies ist in der 2 schematisch
dargestellt.
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Wie
bereits erwähnt,
sind der dritte Gehäuseabschnitt 60 sowie
der ortsfeste Gehäuseabschnitt 30 mittels
des starren Verbindungselementes 80 miteinander verbunden.
Aufgrund dieser Verbindung wird erreicht, dass der dritte Gehäuseabschnitt 60 sowie
das Anschlusselement 400 ortsfest sind. Die Bewegung des
beweglichen Kontaktelements 210 erfordert damit eine entsprechende
mechanische Flexibilität
des flexiblen Verbindungsgliedes 320, um die entsprechende
Bewegung des Kontaktelements 210 zu ermöglichen.
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Um
zu erreichen, dass der bewegliche Gehäuseabschnitt 40 bei
einer Bewegung durch die Bewegungseinrichtung 600 nicht
verkantet, kann außen um
den beweglichen Gehäuseabschnitt 40 herum eine
entsprechende Führungseinrichtung
vorhanden sein, die die Bewegung des beweglichen Gehäuseabschnitts 40 definiert;
beispielsweise kann der bewegliche Gehäuseabschnitt 40 in
einem rohrförmigen
Element enthalten sein, das die Bewegung des Gehäuseabschnitts 40 vorgibt.
Um einen Anschluss der Bewegungseinrichtung 600 zu ermöglichen,
kann ein solches rohrförmiges
Element beispielsweise entlang der Pfeilrichtung P geschlitzt ausgeführt sein, um
ein Auf- und Abbewegen des beweglichen Kontaktelements 210 und
des beweglichen Gehäuse abschnitts 40 innerhalb
des rohrförmigen
Elements von außen
zu ermöglichen.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 und 2 sind
die beiden Kontaktanschlüsse 110 und 120 in
einem inneren Vakuumgehäuse 100 angeordnet;
der Druck innerhalb des inneren Vakuumgehäuses 100 ist vorzugsweise
kleiner als der Druck im übrigen
Gehäuse 20.
Durch einen solchen „Doppelgehäuseaufbau" lässt sich
erreichen, dass ein besonders „gutes" Vakuum bzw. ein
besonders geringer Druck im Bereich der beiden Kontaktanschlüsse 110 und 120 vorhanden
ist.
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Das
innere Vakuumgehäuse 100 stellt
lediglich eine bevorzugte Ausgestaltung des Schaltgerätes 10 dar;
das innere Vakuumgehäuse 100 ist
für die Funktionsweise
des Schaltgerätes
nicht unbedingt erforderlich. Auch ohne das innere Vakuumgehäuse 100 würde sich
die beschriebene Auslenkung des beweglichen Kontaktelements durchführen lassen.
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Um
die Bewegung des beweglichen Kontaktelements innerhalb des inneren
Vakuumgehäuses 100 sowie
außerhalb
davon in einfacher Weise zu ermöglichen,
kann der Durchführungsbereich
des beweglichen Kontaktelements 210 aus dem inneren Vakuumgehäuse 100 hinaus
bzw. hinein durch einen Faltenbalg oder dergleichen realisiert sein;
aus Gründen
der Übersicht
ist ein solcher Faltenbalg in den 1 und 2 nur
schematisch gezeigt und mit dem Bezugszeichen 620 gekennzeichnet.
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Die
drei Gehäuseabschnitte 30, 40 und 60 sind
vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise
einem Metall, und liegen beispielsweise auf Massepotential. Um eine
elektrische Verbindung zwischen den drei Gehäuseabschnitten 30, 40 und 60 in
einfacher Weise zu gewährleisten, werden
die beiden Faltenbalge 50 und 70 vorzugsweise
ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise
einem Metall, gefertigt.
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Im
Zusammenhang mit den 3 und 4 wird nun
ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein Schaltgerät 10 gezeigt.
Das Ausführungsbeispiel
gemäß den 3 und 4 entspricht
im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 und 2;
ein Unterschied besteht lediglich in der mechanischen Anordnung
des dritten Gehäuseabschnitts 60.
Der dritte Gehäuseabschnitt 60 ist
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
beweglich ausgeführt,
da kein starres Verbindungselement zwischen dem dritten Gehäuseabschnitt 60 und
dem ortsfesten Gehäuseabschnitt 30 vorhanden
ist. Die örtliche
Position des Anschlusselements 400 bzw. des weiteren Anschlusses 420 wird
somit lediglich durch den elektrischen bzw. mechanischen Anschluss
außerhalb des
Gehäuses
festgelegt, so dass in gewissem Maße eine Beweglichkeit vorhanden
ist bzw. sein kann. Solange das Anschlusselement 400 außerhalb
des Gehäuses 20 örtlich bzw.
mechanisch nicht fixiert wird, wird eine Bewegung des beweglichen
Kontaktelements 210 aufgrund der Verbindung durch das flexible
Verbindungsglied 320 auch zu einer entsprechenden Mitauslenkung
bzw. Bewegung des dritten Gehäuseabschnitts 60 und
damit des Anschlusselements 400 führen; erst nach einem Festlegen
bzw. Positionieren des weiteren Anschlusses 420 bzw. des
Anschlusselements 400 wird die Position des dritten Gehäuseabschnitts 60 festgelegt.