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Die
Erfindung betrifft einen Nockenwellenantrieb für eine Vakuumschaltröhre.
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Aus
der
DE 40 06 452 bekannt
ist ein Antrieb für
eine Vakuumschaltröhre,
bei dem eine auf einer Achse drehbar gelagerte Nockenscheibe vorgesehen
ist, in welcher Nockenscheibe eine Kulisse zur Überführung einer mittels einer Hebemechanik
in die Nockenscheibe eingeleiteten Drehbewegung durch Führung eines
Mitnehmerstiftes in der Kulisse der Nockenscheibe in eine Linearbewegung
eines Bewegkontaktbolzens eines Bewegkontaktes der Vakuumschaltröhre zum
Schließen
bzw. Öffnen
eines Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre vorgesehen ist.
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Aus
der
DE 1 301 181 ist
ein Nockenwellenantrieb für
eine Vakuumschaltröhre
mit einer drehfest auf einer Antriebswelle angeordneten Nockenscheibe
bekannt, welche mit einer Kontur eines Führungselementes zusammenwirkt.
Der Nockenwellenantrieb der
DE
1 301 181 ist dabei über
einen Magnetantrieb indirekt mit einem Bewegkontaktbolzen der Vakuumschaltröhre verbindbar.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Nockenwellenantrieb für eine Vakuumschaltröhre auszubilden,
welcher über
einen kompakten Aufbau verfügt.
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Erfindungsgemäß gelöst wird
dieses Aufgabe durch einen Nockenwellenantrieb für eine Vakuumschaltröhre mit
einer drehfest auf einer Antriebswelle angeordneten Nockenscheibe,
welche mit einer Kontur eines Führungselementes
zusammen wirkt, welches Führungselement
unmittelbar mit einem Bewegkontaktbolzen zur Überführung der Drehbewegung der
Antriebswelle in eine Linearbewegung des Bewegkontaktbolzens der
Vakuumschaltröhre verbunden
ist.
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Ein
derartiger Nockenwellenantrieb weist einen kompakten Aufbau auf,
weil durch die drehfeste Anordnung einer Nockenscheibe auf einer
Antriebswelle und das Vorsehen einer solchen Antriebswelle das Führungselement
einerseits mit seiner Innenkontur einen kompakten Aufbau aufweist
und andererseits aufwendige Hebelmechaniken zum Einleiten einer
Drehbewegung in die Nockenscheibe nicht nötig sind. Weiterhin ist es
in einfacher Weise möglich,
die Geschwindigkeit der Linearbewegung des Bewegkontaktbolzens zu
variieren, in dem die Form der Nockenscheibe oder mit anderen Worten
ihre Außenkontur
entsprechend gewählt
wird, um entsprechende Anforderungen an Ein- und Ausschaltverhalten der
Vakuumschaltröhre
zu erfüllen.
Weiterhin ist es durch die Form der Nockenscheibe ebenfalls möglich, ohne
zusätzliche
mechanische Hilfsmittel eine Kontaktdruckkraft auf den Bewegkontaktbolzen
in der geschlossenen Stellung des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre auszuüben, so
dass das Kontaktsystem sicher und stabil in seiner geschlossenen
Position gehalten wird, wenn sich die Nockenscheibe in der entsprechenden
Position befindet.
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Die
Kontur kann unterschiedlich ausgebildet und angeordnet sein, beispielsweise
an einer Außenseite
des Führungselementes.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontur
eine Innenkontur des Führungselementes.
Mit einer solchen Innenkontur ist in einfacher Weise ein kompakter
Aufbau ermöglicht,
weil mit einer Innenkontur zusätzliche
Antriebsmittel wie Federn etc., welche den Bewegkontaktbolzen aus
einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung zurückbewegen,
verzichtet werden kann, weil durch das Zusammenwirken der Innenkontur
mit der Nockenscheibe eine solche Bewegung ausführbar ist. Zusätzlich vereinfacht
sich der Aufbau des Antriebs, weil mit einer solchen Innenkontur
eine Drehung der Nockenscheibe um 360° ermöglicht ist und die Nockenscheibe sich
zum Ausführen
von Ein- und Ausschaltvorgängen
der Vakuumschaltröhre
immer in die gleiche Richtung drehen kann, d. h. es kann auf aufwändige, die
Bewegungsrichtung der Antriebswelle umkehrende Mechaniken verzichtet
werden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Führungselement
Teil des Bewegkontaktbolzens. Ein Führungselement, welches Teil des
Bewegkontaktbolzens ist, ermöglicht
einen noch kompakteren und platzsparenderen Aufbau, beispielsweise
durch Ausbildung des Führungselementes
am Ende des Bewegkontaktbolzens oder durch Integration des Führungselementes
in den Bewegkontaktbolzen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Führungselement aus isolierendem
Material, wobei der Bewegkontaktbolzen der Vakuumschaltröhre über einen
Strombügel
mit einem Anschluss eines Schaltgerätes leitend verbunden ist.
Mit einem Führungselement
aus isolierendem Material ist in einfacher Weise eine elektrische
Isolierung der Antriebskinematik vom Strompfad des Schaltgerätes ausgebildet.
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In
weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung
der Erfindung ist das Führungselement
auf einer vom Bewegkontaktbolzen abgewandten Seite in einem hohlkörperartigen
Leiter des Anschlusses des Schaltgerätes geführt. Mit einer derartigen Ausgestaltung
ist in einfacher und vorteilhafter Weise eine sichere Führung des
Führungselementes
und damit eine hohe mechanische Stabilität des Antriebes gewährleistet, weil
durch die Führung
in dem hohlkörperartigen
Leiter möglicherweise
auftretende Querkräfte
aufgenommen werden.
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In
einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das
Führungselement
leitend ausgebildet. Bei einer leitenden Ausbildung des Führungselementes
trägt dieses
selbst zur Stromleitung im Schaltgerät bei, sodass ein kompakterer
Aufbau mit weiterer Platzersparnis ermöglicht ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Führungselement
gegenüber
der Antriebswelle elektrisch isoliert. Eine solche Isolation gewährleistet in
einfacher Weise, dass über
die Antriebswelle keine elektrische Leistung abgeführt wird.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Schaltgerät mit einer linearen Anordnung
aus einem ersten und einem zweiten Stromanschluss und einer Vakuumschaltröhre sowie
einem Nockenwellenantriebs für
die Vakuumschaltröhre
nach einem der vorangehenden Ansprüche. Ein solches Schaltgerät weist
durch den kompakten Nockenwellenantrieb und die lineare Anordnung
besonders vorteilhaft einen geringen Raumbedarf auf.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
der Erfindung weist die lineare Anordnung des Schaltgerätes weiterhin
einen Lineartrennschalter auf, und besonders vorteilhaft liegt der
Lineartrennschalter zwischen dem Nockenwellenantrieb und dem zweiten Stromanschluss.
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Eine
derartige Anordnung von Vakuumschaltröhre und Lineartrenner mit erstem
und zweitem Stromanschluss in einer direkten linearen Anordnung zueinander
ist aus der eigenen älteren
Anmeldung
DE 10 2007 038
898 der Anmelderin bekannt, auf deren Offenbarung hier
Bezug genommen wird und deren Offenbarung mit dieser Bezugnahme
auch Teil der vorliegenden Offenbarung ist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels
mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Nockenwellenantriebs
für eine Vakuumschaltröhre;
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2 bis 6 den
erfindungsgemäßen Nockenwellenantrieb
in verschiedenen Stellungen; und
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7 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Nockenwellenantriebs
für eine
Vakuumschaltröhre
in einem Schaltgerät.
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1 zeigt
einen Schalterpol 1 eines ein- oder mehrpoligen Schaltgerätes, welches
figürlich nicht
weiter dargestellt ist. Bei einem mehrpoligen Schaltgerät befinden
sich senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 mehrere
derartige Schalterpole hintereinander. Der Schalterpol 1 umfasst
eine Vakuumschaltröhre 2 mit
einem Kontaktsystem 3 mit figürlich nicht dargestelltem Festkontakt
und Bewegkontakt, welche in einem Gehäuse 4 aus Keramikzylindern 5 und 6 und
einem metallischen Gehäuseteil 7 gebildet ist.
Die Vakuumschaltröhre
weist einen Festkontaktanschluss 8 sowie einen Bewegkontaktbolzen 9 auf, wobei
der Festkontaktanschluss 8 mit einem ersten Anschluss 10 des
Schaltgerätes
leitend verbindbar ist und der Bewegkontaktbolzen 9 in
einem Lager 11 geführt
und über
Stromleiter 12 und ein Anschlussstück 13 mit einem zweiten
Anschluss 14 des Schaltgerätes leitend verbunden ist.
Die Stromleiter 12 umgeben den Nockenwellenantrieb 15,
welcher aus einer Antriebswelle 16 mit einer drehfest darauf
angeordneten Nockenscheibe 17 und einem Führungselement 18 gebildet
ist, welches Führungselement 18 eine
Kontur, im Ausführungsbeispiel
eine Innenkontur 19 aufweist und an seinem dem Bewegkontaktbolzen
zugewandten Ende mit dem Bewegkontaktbolzen 9 unmittelbar
mechanisch verbunden ist. Der Schalterpol 1 ist an Haltestangen 20 an
einem figürlich
nicht dargestellten Gehäuse
gehalten. Auf seiner dem Bewegkontaktbolzen 9 abgewandten
Seite ist das Führungselement 18 in
dem als Hohlkörper
ausgebildeten Anschlussstück 13 geführt. Das
Führungselement 18 im
Ausführungsbeispiel
der 1 ist aus einem isolie renden Material ausgebildet,
wodurch die Antriebswelle 16 und die Nockenscheibe 17 elektrisch
isoliert gegenüber
dem Strompfad zwischen dem ersten Anschluss 10 und dem
zweiten Anschluss 14 des Schaltgerätes elektrisch isoliert sind.
Beim Einleiten einer Drehbewegung in die Antriebswelle 16 wird
durch Drehung der Nockenscheibe 17 die Drehbewegung der
Antriebswelle 16 in eine Linearbewegung des Bewegkontaktbolzens
der Vakuumschaltröhre 2 überführt, indem
durch die Drehung der Nockenscheibe 17 das Führungselement 18,
welches an seiner Innenkontur 19 mit der Nockenscheibe 17 in
Kontakt steht, zu einer linearen Bewegung in Richtung der vertikalen
Achse des Schalterpoles 1 gezwungen wird.
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Mit
Bezug auf die 2 bis 6 wird die Überführung der
Drehbewegung der Antriebswelle 16 des Schalterpoles 1 in
eine Linearbewegung des Bewegkontaktbolzens 9 mit Hilfe
des Führungselementes 18 näher erläutert. 2 zeigt
eine Ausgangsstellung des Nockenwellenantriebs 15, bei dem
sich die Nockenscheibe 17 in einer Null-Grad-Stellung befindet,
das heißt,
mit ihrer exzentrischen Ausbuchtung nach oben auf die von der Bewegkontaktbolzenseite
der Vakuumschaltröhre entgegen
liegende Seite ausgerichtet ist. In dieser Stellung der 2 ragt
der Bewegkontaktbolzen mit maximaler Ausdehnung aus der Vakuumschaltröhre 2 heraus
in das Lager 11 hinein, das Kontaktsystem 3 innerhalb
der Vakuumschaltröhre 2 ist
in seiner getrennten Stellung und damit offen. 3 zeigt
eine Stellung, bei der sich die Antriebswelle 16 um 105° im Gegenuhrzeigersinn
gedreht hat, sodass durch die drehfeste Befestigung der Nockenscheibe 17 auf
der Antriebswelle 16 sich diese ebenfalls um 105° im Gegenuhrzeigersinn
gedreht hat und dabei das Führungselement 18 zu
einer Linearbewegung nach unten in Richtung des Bewegkontaktbolzens 9 gezwungen
hat, sodass der unmittelbar mit dem Führungselement verbundene Bewegkontaktbolzen 9 sich ebenfalls
bewegt, was zum Schließen des
Kontaktsystems 3 aus Festkontakt und Bewegkontakt innerhalb
der Vakuumschaltröhre 2 führt. In
der Stellung der 3 ragt der Bewegkontaktbolzen 9 nur
minimal aus der Vakuumschaltröhre 2 heraus
in das Lager 11 hinein. Das Kontaktsystem 3 der
Vakuumschaltröhre 2 ist
geschlossen, ein Stromfluss zwischen dem ersten Anschluss 10 und
dem zweiten Anschluss 14 des Schaltgerätes ist ermöglicht.
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4 zeigt
die Stellung des Nockenwellenantriebes 15 bei weiterer
Drehung in einer 180°-Stellung
gegenüber
der 2, wobei das weitere Drehen der Antriebswelle 16 und
der drehfest mit dieser verbundenen Nockenscheibe 17 eine
Kontaktdruckkraft auf das geschlossene Kontaktsystem 3 der
Vakuumschaltröhre 2 ausübt, sodass
die Kontakte sicher und stabil in ihrer geschlossenen Position gehalten
werden.
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5 zeigt
den Nockenwellenantrieb 15 in einer 260°-Stellung, bei der die Antriebswelle 16 und die
drehfest mit der Antriebswelle 16 verbundene Nockenscheibe 17 um
260° gegenüber der
Stellung aus der 2 im Gegenuhrzeigersinn gedreht
wurden, wobei durch die Drehung der Antriebswelle 16 und der
Nockenscheibe 17 das Führungselement 18 bereits
wieder eine Bewegung in Richtung der dem Bewegkontaktbolzen 9 gegenüberliegenden
Seite des Schalterpoles 1 ausgeführt hat und der Bewegkontaktbolzen 9 bereits
wieder im Vergleich zu der Stellung der 4 weiter
aus der Vakuumschaltröhre 2 herausragt.
Das Kontaktsystem 3 der Vakuumschaltröhre 2 ist in der Position
der 5 bereits geöffnet, ein
Stromfluss ist über
den Schalterpol 1 in der Stellung der 5 nicht
mehr möglich.
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6 zeigt
den Nockenwellenantrieb 15 nach einer 360°-Drehung im Gegenuhrzeigersinn von
Antriebswelle 16 und Nockenscheibe 17, bei der das
Führungselement 18 wieder
seine Ausgangsposition, wie in 2 dargestellt,
erreicht hat, und der Bewegkontaktbolzen 9 mit maximaler
Ausdehnung aus der Vakuumschaltröhre 2 herausragt,
das Kontaktsystem 3 der Vakuumschaltröhre 2 getrennt ist und
die Trennstrecke zwischen Festkontakt und Bewegkontakt des Kontaktsystems 3 zu
einer elektrisch verfestigten Trennstrecke geführt hat, sodass ein Lichtbogen
zwischen Festkontakt und Bewegkontakt nicht mehr wiederzünden kann.
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7 zeigt
eine andere Ausführungsform
eines Schalterpoles 21 mit einer Vakuumschaltröhre 22 mit
Kontaktsystem 23 aus Bewegkontakt 24 und Festkontakt 25.
Der Festkontakt 25 ist über
einen Festkontaktanschluss 26 mit einem ersten Anschluss 27 eines
figürlich
nicht weiter dargestellten Schaltgerätes verbunden, der Bewegkontakt 24 über einen Bewegkontaktbolzen 28 an
einem Faltenbalg 29 vakuumdicht beweglich aus der Vakuumschaltröhre 22 herausgeführt und über ein
Verbindungselement 30 mit einem Führungselement 31 eines
Nockenwellenantriebs 32 des Schalterpoles 21 unmittelbar
mechanisch verbunden. Das Führungselement 31 des Schalterpoles 21 ist
dabei aus leitendem Material als Stromleiter ausgebildet und Teil
des Bewegkontaktbolzens 28. Auf seiner dem Bewegkontaktbolzen 28 abgewandten
Seite ist das Führungselement 31 mit einem
Trennerbolzen 33 eines linearen Trennschalters 34 mechanisch
und elektrisch leitend verbunden, welcher Trennschalter 34 wiederum über eine
bewegliche Hülse 35 sowie
Ringfederkontakte 36, 37 mit einem zweiten Anschluss 38 des
Schalterpoles 21 elektrisch leitend verbindbar ist. Der
Trennschalter 34 verfügt
weiterhin über
einen Erdkontakt 39, sodass mittels des Trennschalters 34 eine
dielektrische Trennstellung wie auch eine Erdungsstellung des Schalterpoles 21 über Verschieben
der beweglichen Hülse 35 ermöglicht ist.
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Der
Nockenwellenantrieb 32 im Ausführungsbeispiel der 7 mit
dem Führungselement 31 weist
eine Antriebswelle 40 auf, auf welcher mittels einer Antriebswellenisolation 41 eine
Nockenscheibe 42 drehfest befestigt ist, sodass mittels
der Antriebswellenisolation 41 die Antriebswelle 40 gegenüber dem
leitenden Führungselement 31 elektrisch
isoliert ist. Beim Einleiten einer Antriebsbewegung in die Antriebswelle 40 führt die
Drehung der Antriebswelle 40 zur Drehung der drehfest auf
der Antriebswelle 40 befestigten Nockenscheibe 42 und über den
mechanischen Kontakt der Nockenscheibe 42 an der Innenkontur 43 des
Führungselementes 31 zur Überführung einer
Drehbewegung der Antriebswelle 40 in eine Linearbewegung
des Führungselementes
und über
die unmittelbare Verbindung des Führungselementes 31 mit
dem Bewegkontaktbolzen 28 zu einer Linearbewegung des Bewegkontaktbolzens 28 und
damit zum Öffnen
bzw. Schließen des
Kontaktsystems 23 aus Bewegkontakt 24 und Festkontakt 25 der
Vakuumschaltröhre 22,
wie bereits mit Bezug auf die 2 bis 6 und
das Ausführungsbeispiel
der 1 näher
erläutert.
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Die
Nockenscheibe 42 im Ausführungsbeispiel der 7 weist
dabei eine andere äußere Form oder
Außenkontur
gegenüber
der Nockenscheibe 17 des Ausführungsbeispiels der 1 dahingehend auf,
dass durch die andere Form eine andere Ein- bzw. Ausschaltcharakteristik
des Kontaktsystems der Vakuumröhren
erreicht werden kann. So kann beispielsweise mit einer stärker exzentrischen
Außenkontur
eine größere Geschwindigkeit
der Linearbewegung des Bewegkontaktbolzens erzielt werden als mit
einer weniger exzentrisch ausgebildeten Außenkontur der Nockenscheibe,
oder mit anderen Worten lässt
sich durch entsprechende Formgebung der Nockenscheibe eine gewünschte Ein- und Ausschaltcharakteristik
in einfacher Weise einstellen.
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- 1
- Schalterpol
- 2
- Vakuumschaltröhre
- 3
- Kontaktsystem
- 4
- Gehäuse
- 5,
6
- Keramikzylinder
- 7
- metallisches
Gehäuseteil
- 8
- Festkontaktanschluss
- 9
- Bewegkontaktbolzen
- 10
- erster
Anschluss Schaltgerät
- 11
- Lager
- 12
- Stromleiter
- 13
- Anschlussstück
- 14
- zweiter
Anschluss Schaltgerät
- 15
- Nockenwellenantrieb
- 16
- Antriebswelle
- 17
- Nockenscheibe
- 18
- Führungselement
- 19
- Innenkontur
- 20
- Haltestangen
- 21
- Schalterpol
- 22
- Vakuumschaltröhre
- 23
- Kontaktsystem
- 24
- Bewegkontakt
- 25
- Festkontakt
- 26
- Festkontaktanschluss
- 27
- erster
Anschluss
- 28
- Bewegkontaktbolzen
- 29
- Faltenbalg
- 30
- Verbindungselement
- 31
- Führungselement
- 32
- Nockenwellenantrieb
- 33
- Trennerbolzen
- 34
- linearer
Trennschalter
- 35
- bewegliche
Hülse
- 36,
37
- Ringfederkontakte
- 38
- zweiter
Anschluss
- 39
- Erdkontakt
- 40
- Antriebswelle
- 41
- Antriebswellenisolation
- 42
- Nockenscheibe
- 43
- Innenkontur