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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsanordnung mit einer
Schalteinrichtung. Eine derartige Hochspannungsanordnung ist beispielsweise
aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 19 055 bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsanordnung
anzugeben, die ein großes Maß an Flexibilität
bei der Montage der Hochspannungsanordnung bietet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochspannungsanordnung
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Hochspannungsanordnung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schalteinrichtung
ein Getriebe aufweist, womit sich die Schaltstellung der Schalteinrichtung
verändern lässt, wobei die Schalteinrichtung in
einer ersten Schaltstellung einen ersten Anschluss mit einem zweiten
Anschluss und in einer zweiten Schaltstellung den ersten Anschluss
mit einem dritten Anschluss verbindet und in einer dritten Schaltstellung die
drei Anschlüsse unverbunden lässt, wobei der Antrieb
in dem Gehäuse auf einer durch die Gehäusemitte
des Gehäuses verlaufenden Mittelachse angeordnet ist und
die Antriebsachse senkrecht auf der Mittelachse steht und der Verschiebeweg
eines der elektrischen Kontaktelemente auf der Mittelachse und parallel
zu dieser liegt.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Getriebe
und die Schalteinrichtung innerhalb des Gehäuses unterschiedlich
montiert werden können, beispielsweise um 180° gedreht,
ohne bauliche Veränderungen an dem Getriebe oder an der
Schalteinrichtung vornehmen zu müssen.
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Vorzugsweise
ist das Gehäuse achsensymmetrisch, und die Mittelachse
bildet bevorzugt eine Symmetrieachse des Gehäuses. Die
Verschiebeachse bzw. der Verschiebeweg der beiden elektrischen Kontaktelemente
steht vorzugsweise senkrecht zu der Antriebsachse des Antriebs.
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Außerdem
wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Hochspannungsanordnung
ein Gehäuse mit einer ersten Gehäuseöffnung
und einer zweiten Gehäuseöffnung aufweist, wobei
sowohl die erste als auch die zweite Gehäuseöffnung
geeignet sind, an ihnen wahlweise ein Sichtfenster oder einen Erdungskontaktanschluss
anzubringen. Bei dieser Ausführungsform können
also das Sichtfenster und der Erdungskontaktanschluss vertauscht
werden, so dass die Hochspannungsanordnung einfach umkonfiguriert
werden kann.
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Vorzugsweise
liegen im Falle eines achsensymmetrischen Gehäuses die
erste Gehäuseöffnung und die zweite Gehäuseöffnung
bezüglich der Symmetrieachse einander gegenüber.
Die erste Gehäuseöffnung und die zweite Gehäuseöffnung
sind bevorzugt identisch, um ein einfaches Austauschen von Sichtfenster
und Erdungskontaktanschlusses zu ermöglichen, wenn das
Getriebe um 180° gedreht innerhalb des Gehäuses
montiert werden soll.
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Der
Erdungskontaktanschluss bildet beispielsweise den dritten Anschluss
der Hochspannungsanordnung, der durch die Schalteinrichtung mit dem
ersten Kontakt verbindbar ist.
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Im Übrigen
wird es als bevorzugt angesehen, wenn die beiden Gehäuseöffnungen
und ein in eines der beiden Gehäuseöffnungen eingesetztes
Sichtfenster derart dimensioniert und ausgerichtet sind, dass durch
das Sichtfenster hindurch sowohl die Stellung eines ersten elektrischen
Kontaktelements, das den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss
miteinander verbinden kann, als auch die Stellung eines zweiten
elektrischen Kontaktelements, das den ersten Anschluss und den dritten
Anschluss miteinander verbinden kann, von außen erkennbar
ist.
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Eines
der beiden Kontaktelemente bildet beispielsweise ein Erdungskontaktelement
und das andere der beiden Kontaktelemente beispielsweise ein Trennkontaktelement
der Schalteinrichtung.
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Auch
wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Schalteinrichtung ein
Getriebe mit zwei Koppelstangen aufweist, die in einer vorgegebenen Schwenkebene
verschwenkbar sind und jeweils beim Verschwenken ein zugeordnetes
elektrisches Kontaktelement verschieben, wodurch sich die Schaltstellung
der Schalteinrichtung verändern lässt, wobei die
Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung einen ersten Anschluss
mit einem zweiten Anschluss und in einer zweiten Schaltstellung
den ersten Anschluss mit einem dritten Anschluss verbindet und in
einer dritten Schaltstellung die drei Anschlüsse unverbunden
lässt, dass eine Antriebsachse eines Antriebs der Hochspannungsanordnung senkrecht
zu der Schwenkebene der Koppelstangen angeordnet ist und dass die
beiden Koppelstangen derart gelagert sind, dass zumindest eine von
ihnen beim Verstellen der Schaltstellung der Schalteinrichtung durch
den Antriebsachsenbereich, in dem die Antriebsachse des Antriebs
die Schwenkebene der beiden Koppelstangen durchsetzt bzw. die Antriebsachse
die Schwenkebene der beiden Koppelstangen kreuzt, hindurchschwenken
kann. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung der Hochspannungsanordnung
ist darin zu sehen, dass der innere Aufbau des Getriebes ein energiesparendes
Umschalten der Schalteinrichtung ermöglicht. Durch die
Kinematik der Koppelstangen wird nämlich die Bewegung der
Kontaktelemente positiv beeinflusst. Dadurch, dass die Koppelstangen
den Antriebsachsenbereich des Antriebs passieren können,
lässt sich beispielsweise erreichen, dass bei einer Änderung
der Schaltstellung der Schalteinrichtung das ausschaltende Kontaktelement
weniger als das einschaltende Kontaktelement bewegt wird. Ausgehend
beispielsweise von der dritten Schaltstellung, bei der beide Kontaktelemente ausgeschaltet
sind und somit jeweils einen ausreichenden Isolierabstand zu dem
ihnen zugeordneten Gegenkontaktelement aufweisen, lässt
sich vermeiden, dass bei Einschalten des einen Kontaktelements das
andere ausgeschaltet bleibende Kontaktelement synchron mitbewegt
wird; denn ein solches synchrones Mitbewegen ist aus elektrischer
Sicht überhaupt nicht erforderlich, weil der Abstand zwischen
Kontaktelement und Gegenkontaktelement bei dem ausgeschalteten Kontaktelement
bereits ausreicht und nicht weiter vergrößert
werden muss. Durch die Durchschwenkmöglichkeit der Koppelstangen
wird erreicht, dass die Auslenkbewegung der ausschaltenden Koppelstange
deutlich kleiner als die Auslenkbewegung der einschaltenden Koppelstange sein
kann und somit das ausgeschaltet bleibende Kontaktelement weniger
als das einschaltende Kontaktelement bewegt wird. Da aufgrund von
Reibung jede Antriebsbewegung Antriebsenergie erfordert, wird aufgrund
des reduzierten Bewegungshubs des ausgeschaltet bleibenden Kontaktelements
Antriebsenergie eingespart, im Vergleich zu anderen Schalteinrichtungen,
bei denen das einschaltende Kontaktelement und das ausgeschaltet
bleibende Kontaktelement synchron gekoppelt bzw. mit jeweils gleichgroßen
Auslenkhüben bewegt werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung
der Hochspannungsanordnung besteht darin, dass aufgrund der Durchschwenkbarkeit
bzw. der Durchtauchmöglichkeit der Koppelstangen durch
den Antriebsachsenbereich sowohl der Verschiebeweg eines der elektrischen
Kontaktelemente als auch der Antrieb der Schalteinrichtung mittig
im Gehäuse der Hochspannungsanordnung angeordnet werden
kann. Beispielsweise lässt sich der Verschiebeweg eines
der elektrischen Kontaktelemente parallel zur Mittelachse des Gehäuses
und die Antriebsachse senkrecht zu der Mittelachse, und zwar trotzdem
in der Gehäusemitte, anordnen.
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Um
einen einfachen und kostengünstigen Getriebeaufbau zu ermöglichen,
wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Getriebe eine erste
und eine zweite Getriebeplatte aufweist, die durch eine erste Verbindungsstange
und eine zweite Verbindungsstange parallel und mit Abstand zueinander gehalten
werden, wobei die beiden Verbindungsstangen jeweils senkrecht zu
den Getriebeplatten und parallel zur der Antriebsachse angeordnet
sind und wobei die erste Verbindungsstange ein erstes Schwenklager
für die erste Koppelstange und die zweite Verbindungsstange
ein zweites Schwenklager für die zweite Koppelstange bildet.
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Ein
Durchtauchen der Koppelstangen lässt sich besonders einfach
erreichen, wenn der Antrieb mittelbar oder unmittelbar mit der ersten
Getriebeplatte in Verbindung steht und der Zwischenraum zwischen
den beiden Getriebeplatten im Antriebsachsenbereich für
ein Durchschwenken der Koppelstangen frei bleibt.
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Vorzugsweise
weisen die erste und die zweite Verbindungsstange denselben Abstand
zu der Antriebsachse auf, um zu erreichen, dass die Bewegungscharakteristik
der Kontaktelemente von der dritten Schaltstellung in die zweite
Schaltstellung mit der Bewegungscharakteristik der Kontaktelemente von
der dritten Schaltstellung in die erste Schaltstellung identisch
ist.
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Vorzugsweise
steht der Antrieb mit der ersten Getriebeplatte in Verbindung, damit
er diese um die Antriebsachse drehen kann; die zweite Getriebeplatte
wird in diesem Falle durch die beiden Verbindungsstangen mit der
ersten Getriebeplatte mitgedreht.
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Die
zweite Getriebeplatte steht bevorzugt mit einem koaxial zu der Antriebsachse
angeordneten Antriebskoppelelement in Verbindung, so dass dieses
bei Drehung der ersten Getriebeplatte und der zweiten Getriebeplatte
mitgedreht wird. Beispielsweise ist das Antriebskoppelelement mit
seinem einen Ende mit der zweiten Getriebeplatte und mit seinem anderen
Ende mit einer ersten Getriebeplatte einer anderen bzw. zweiten
Schalteinrichtung der Hochspannungsanordnung verbunden. Die zweite
Schalteinrichtung kann beispielsweise einem anderen elektrischen
Pol der Hochspannungsanordnung zugeordnet sein. Bei einer solchen
Anordnung kann ein einziger Antrieb mit mittiger Antriebsachse mehrere Pole
der Hochspannungsanordnung gleichzeitig umschalten.
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Bevorzugt
ist die Hochspannungsanordnung zwei- oder mehrpolig und weist für
jeden elektrischen Pol eine Schalteinrichtung auf, wobei eine der
Schalteinrichtungen mit dem Antrieb und die übrigen Schalteinrichtungen
jeweils über vorgeordnete Schalteinrichtungen und vorgeordnete
Antriebskoppelelemente mittelbar mit dem Antrieb verbunden sind.
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Um
einen kompakten Getriebeaufbau zu erreichen, wird es als vorteilhaft
angesehen, wenn die beiden Koppelstangen in derselben Ebene zwischen den
beiden Getriebeplatten angeordnet sind.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Hochspannungsanordnung im Querschnitt, wobei die Hochspannungsanordnung zwei
Gehäuseöffnungen zur Montage eines Erdungskontaktanschlusses
und eines Sichtfensters aufweist,
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2 die
Hochspannungsanordnung gemäß 1,
wobei der Montageort des Sichtfensters und der des Erdungskontaktanschlusses
in den beiden Gehäuseöffnungen des Gehäuses
vertauscht sind,
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3 in
einer vereinfachten Darstellung den Aufbau des Getriebes der Hochspannungsanordnung
gemäß 1, wobei die 3 eine
Ansicht von der Seite zeigt,
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4 eine
andere Sicht auf das Getriebe der Hochspannungsanordnung gemäß 3,
ebenfalls in einer vereinfachten schematischen Darstellung,
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5 ein
zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Hochspannungsanordnung, wobei die Anordnung des Sichtfensters relativ
zu dem Getriebe näher erläutert wird und wobei
die erste Schaltstellung der Schalteinrichtung gezeigt ist,
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6 die
Hochspannungsanordnung gemäß 5 in
der zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung,
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7 die
dritte Schaltstellung der Schalteinrichtung der Hochspannungsanordnung
gemäß 5,
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8 in
einer vereinfachten Darstellung den Aufbau des Getriebes der Hochspannungsanordnung
gemäß 5, wobei die dritte Schaltstellung der
Schalteinrichtung gezeigt ist, und
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9 eine
kaskadierte Anordnung von Schalteinrichtungen, bei denen eine der
Schalteinrichtungen direkt mit einem Antrieb und die übrigen Schalteinrichtungen
mittelbar über Antriebskoppelelemente mit dem Antrieb in
Verbindung stehen.
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In
den Figuren werden der Übersicht halber für identische
oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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In
der 1 ist eine Hochspannungsanordnung 10 dargestellt,
bei der eine Schalteinrichtung 20 mit einem ersten Anschluss 30,
einem zweiten Anschluss 40 sowie einem dritten Anschluss 50 zusammenwirkt.
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Die
Schalteinrichtung 20 weist ein Getriebe 60 auf,
das mit einer ersten Verbindungsstange 70 und einer zweiten
Verbindungsstange 80 ausgestattet ist. Die erste Verbindungsstange 70 bildet
ein erstes Schwenklager für eine erste Koppelstange 90 des Getriebes 60.
Die zweite Verbindungsstange 80 bildet ein zweites Schwenklager
für eine zweite Koppelstange 100.
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Durch
die schwenkbare Lagerung der beiden Koppelstangen 90 und 100 können
diese in einer vorgegebenen Schwenkebene, die der Blattebene in
der 1 entspricht, verschwenkt werden.
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Den
beiden Koppelstangen 90 und 100 ist jeweils ein
Kontaktelement zugeordnet, nämlich der ersten Koppelstange 90 das erste
Kontaktelement 110 und der zweiten Koppelstange 100 das
zweite Kontaktelement 120. Die beiden Kontaktelemente 110 und 120 sind
verschieblich gelagert und können bei einem Verschwenken
der zugeordneten Koppelstange entlang ihrer Längsrichtung
verschoben werden. So kann beispielsweise durch ein Verschwenken
der ersten Koppelstange 90 das erste Kontaktelement 110 in
Richtung des zweiten Anschlusses 40 verschoben werden,
so dass der erste Anschluss 30 mit dem zweiten Anschluss 40 verbunden
wird. Im Falle einer solchen Schwenkbewegung der Koppelstange 90 wird
die zweite Koppelstange 100 so verschwenkt, dass das zweite
Kontaktelement 120 von dem dritten Anschluss 50 weggezogen
und in das Gehäuse des Getriebes 60 hineingezogen
wird.
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In
entsprechender Weise kann das zweite Kontaktelement 120 mit
dem dritten Anschluss 50 verbunden werden, indem es mittels
der zweiten Koppelstange 100 in Richtung des dritten Anschlusses 50 verschoben
wird. Im Falle einer solchen Schiebebewegung wird die erste Koppelstange 90 das
erste Koppelelement 110 vom zweiten Anschluss 40 wegziehen
und in das Gehäuse des Getriebes 60 hineinziehen.
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Die
Bewegung der beiden Kontaktelemente 110 und 120 bzw.
die Schwenkbewegung der beiden Koppelstangen 90 und 100 wird
durch zwei Getriebeplatten 160 und 150 hervorgerufen,
von denen in 1 nur die obere Getriebeplatte 150 gezeigt
ist. Die untere Getriebeplatte 160 wird bei der Darstellung
gemäß 1 von der oberen Getriebeplatte 150 abgedeckt.
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Die
Anordnung der beiden Getriebeplatten 150 und 160 relativ
zueinander ist in den 3 und 4 im Detail
gezeigt. Die beiden Getriebeplatten 150 und 160 sind
parallel zueinander angeordnet und weisen einen Abstand zueinander
auf. Sie wer den durch die beiden Verbindungsstangen 70 und 80 miteinander
verbunden und durch diese beabstandet gehalten.
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Um
ein Verschwenken der beiden Koppelstangen 90 und 100 zu
erreichen, steht die untere Getriebeplatte 160 mit einem
Antrieb 200 mittelbar oder unmittelbar in Verbindung, dessen
Antriebsachse 210 senkrecht zur Bildebene in der 1 angeordnet
ist. Wird der Antrieb 200 eingeschaltet, so wird die untere
Getriebeplatte 160 um die Antriebsachse 210 gedreht,
wodurch auch die in der 1 dargestellte obere Getriebeplatte 150 gedreht
wird, da die beiden Getriebeplatten 150 und 160 über
die beiden Verbindungsstangen 70 und 80 bzw. die
dadurch gebildeten Schwenklager miteinander verbunden sind. Durch
ein Drehen der Getriebeplatten 150 und 160 um
die Antriebsachse 210 lassen sich die schwenkbar gelagerten
Koppelstangen 90 und 100 verschwenken, wodurch
die Kontaktelemente 110 und 120 – wie
bereits erläutert – verschoben werden.
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Der
Aufbau des Getriebes 60 soll nun anhand der Darstellungen
in den 3 und 4 näher erläutert
werden. Die beiden 3 und 4 zeigen
schematische Darstellungen einer seitlichen Sicht auf das Getriebe 60.
Dabei zeigt die 3 die obere Getriebeplatte 150,
die auch in der 1 dargestellt ist, sowie zusätzlich
die untere Getriebeplatte 160. Darüber hinaus
erkennt man die Verbindungsstange 70, die die Getriebeplatte 150 mit
der Getriebeplatte 160 verbindet. Die Verbindungsstange 70 bildet
das Schwenklager für die erste Koppelstange 90,
die in dem Raum zwischen den beiden Getriebeplatten 150 und 160 verschwenkt
werden kann.
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Um
zu ermöglichen, dass die erste Koppelstange 90 sowie
analog auch die zweite Koppelstange 100 den Antriebsachsenbereich 220,
in dem die Antriebsachse 210 des Antriebs 200 die
Schwenkebene E der beiden Koppelstangen durchsetzt, hindurch schwenken
kann, ist der Antrieb 200 so angeordnet, dass er ausschließlich
mit der in der 3 unteren Getriebeplatte 160 mittelbar
oder unmittelbar in Verbindung steht. Mit anderen Worten erstreckt sich
der Antrieb 200 also nicht in den Antriebsachsenbereich 220 hinein
bzw. nicht in den Raumbereich zwischen den beiden Getriebeplatten 150 und 160. Der
Raumbereich zwischen den beiden Getriebeplatten 150 und 160 ist
somit antriebsfrei.
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Die
mechanische Kopplung zwischen den beiden Getriebeplatten 150 und 160 wird
durch die beiden Verbindungsstangen 70 und 80 bereitgestellt, so
dass bei einem Drehen der unteren Getriebeplatte 160 um
die Antriebsachse 210 auch die obere Getriebeplatte 150 entsprechend
mitgedreht wird. Durch ein solches Verdrehen werden die beiden Verbindungsstangen 70 und 80 um
die Antriebsachse 210 herumgeschwenkt, so dass es zu einer
Schwenkbewegung auch der zugeordneten Koppelstangen 90 und 100 kommt.
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In
der 4 ist eine andere Sicht auf das Getriebe 60 gezeigt.
Bei dieser Darstellung sind sowohl die erste Verbindungsstange 70 als
auch die zweite Verbindungsstange 80 sowie die damit verbundenen
Koppelstangen 90 und 100 dargestellt. Es lässt
sich erkennen, dass bei der Darstellung gemäß 4 die
erste Koppelstange 90 in den Antriebsachsenbereich 220 hineingeschwenkt
ist und somit die Antriebsachse 210 kreuzt. Die zweite
Koppelstange 100 ist aus dem Antriebsachsenbereich 220 herausgeschwenkt.
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Der
Abstand zwischen den beiden Getriebeplatten 150 und 160,
die parallel, zumindest annähernd parallel, angeordnet
sind, ist in der 3 mit dem Bezugszeichen A gekennzeichnet.
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In
der 1 lässt sich darüber hinaus
erkennen, dass die Hochspannungsanordnung 100 ein Gehäuse 300 mit
einer Mittelachse 310 aufweist. Die Mittelachse 310 verläuft
durch die Gehäusemitte und bildet vorzugsweise eine Symmetrieachse
des Gehäuses 300. Mit anderen Worten ist das Gehäuse 300 also
vorzugsweise achsensymmetrisch um die Symmetrieachse 310.
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Das
Gehäuse 300 ist mit zwei Gehäuseöffnungen 320 und 330 ausgestattet,
die bevorzugt identisch ausgestaltet sind. An der Gehäuseöffnung 320 ist
mittels eines Befestigungselementes 340 der dritte Anschluss 50 der
Hochspannungsanordnung 10 montiert. An der Gehäuseöffnung 330 ist
ein Sichtfenster 350 angebracht, durch das man in das Gehäuse 300 hineinsehen
kann, um den Schaltzustand der Schalteinrichtung 20 zu
prüfen.
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Dadurch,
dass die beiden Gehäuseöffnungen 320 und 330 identisch
ausgestaltet ist, ist es möglich, die Montage des dritten
Anschlusses 50 und die Montage des Sichtfensters 350 zu
vertauschen: Im Unterschied zu der Darstellung gemäß der 1 können
also das Befestigungselement 340 sowie der dritte Anschluss 50 auch
an der Gehäuseöffnung 330 und das Sichtfenster 350 an
der Gehäuseöffnung 320 montiert werden.
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Eine
solche Montage des Befestigungselementes 340 und des Sichtfensters 350 ist
in der 2 dargestellt. Es lässt sich in der 2 erkennen,
dass nun der dritte Anschluss 50 mittels des Befestigungselementes 340 an
der Gehäuseöffnung 330 montiert ist.
Das Sichtfenster 350 befindet sich in der Gehäuseöffnung 320.
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Um
das Zusammenwirken des dritten Anschlusses 50 mit der Schalteinrichtung 20 zu
gewährleisten, ist diese um 180° verschwenkt montiert,
indem das Gehäuse 60 um 180° geschwenkt auf
den Antrieb 200 aufgesetzt worden ist. Ein solches Verschwenken
des Getriebes 60 und der Schalteinrichtung 20 um
180° ist möglich, da nämlich der Antrieb 200 und
die Antriebsachse 210 in der Gehäusemitte, also
auf der Mittelachse 310, angeordnet sind. Wäre die
Antriebsachse 210 außermittig angeordnet, so wäre
ein Schwenken des Getriebes 60 in der beschriebenen Weise
nicht möglich.
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Darüber
hinaus ist ersichtlich, dass die Anordnung des Kontaktelements 110 in
dem Getriebe 60 derart gewählt ist, dass das Verschieben
des ersten Kontaktelements 110 entlang der Mittelachse 310 erfolgt.
Der Verschiebeweg Δx liegt also mit anderen Worten auf
der Mittelachse 310. Durch die entsprechende Anordnung
des Verschiebewegs Δx bzw. die entsprechende Anordnung
des ersten Kontaktelements 110 wird ebenfalls die bereits
erläuterte Verschwenkbarkeit des Getriebes 60 bzw.
die Verschwenkbarkeit der Schalteinrichtung 20 insgesamt um
die Mittelachse 310 gewährleistet.
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Darüber
hinaus lässt sich der 1 entnehmen,
dass der Verschiebeweg Δx des ersten Kontaktelements 110 senkrecht
zur der Antriebsachse 210 verläuft; entsprechendes
gilt für den Verschiebeweg des zweiten Kontaktelements 120,
der ebenfalls senkrecht zur Antriebsachse 210 ausgerichtet
ist.
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Die
Größe der beiden Gehäuseöffnungen 320 und 330 ist
vorzugsweise derart gewählt, dass durch das Sichtfenster 350 hindurch
sowohl die Stellung des ersten Kontaktelements 110 als
auch die Stellung des zweiten Kontaktelements 120 erkennbar
ist, um von außen auf optischem Wege die Schaltstellung
der Schalteinrichtung 20 überprüfen zu
können. Eine bevorzugte Ausgestaltung und Anordnung der
beiden Gehäuseöffnungen 320 und 330 wird
nachfolgend im Zusammenhang mit den 5 bis 7 noch
näher erläutert.
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In
der 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
für eine Hochspannungsanordnung dargestellt. Man erkennt,
dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel das Gehäuse 300 eine
Mittelachse aufweist und vorzugsweise achsensymmetrisch, zumindest
im Wesentlichen achsensymmetrisch, ausgestaltet ist, so dass eine
Montage des Sichtfensters 350 sowohl an der Gehäuseöffnung 330 als
auch an der Gehäuseöffnung 320 möglich
ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist
das Sichtfenster 350 an der Gehäuseöffnung 330 und
der dritte Anschluss 50 an der Gehäuseöffnung 320 montiert.
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Die 5 zeigt
eine erste Schaltstellung der Schalteinrichtung 20 der
Hochspannungsanordnung 10. Bei dieser ersten Schaltstellung
verbindet die Schalteinrichtung 20 den ersten Anschluss 30 mit dem
zweiten Anschluss 40, indem die Schalteinrichtung 20 das
Kontaktelement 110 in Richtung des zweiten Anschlusses 40 verschiebt.
Die entsprechende Verschiebung wird von der ersten Koppelstange 90 hervorgerufen,
die von der Verbindungsstange 70 in Richtung des zweiten
Anschlusses 40 geschoben wird.
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Durch
die entsprechende Drehbewegung der beiden Getriebeplatten 150 und 160 wird
auch die Verbindungsstange 80 geschwenkt, wodurch eine
Schwenkbewegung der zweiten Koppelstange 100 bewirkt wird.
So lässt sich in der 5 erkennen, dass
die zweite Koppelstange 100 in den Antriebsachsenschwenkbereich 220 des
Getriebes 60 geschwenkt wird und dabei die Antriebsachse 210 des Antriebs 200 kreuzt.
Ein solches Verschwenken der zweiten Koppelstange 100 ist
möglich, da der Raum zwischen den beiden Getriebeplatten 150 und 160 frei
ist und sich der Antrieb 200 nicht in diesen Bereich hineinerstreckt.
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Durch
die in der 5 dargestellte Schwenkbewegung
der zweiten Koppelstange 100 wird das zweite Kontaktelement 120 von
dem dritten Anschluss 50 weggezogen und in das Gehäuse
des Getriebes 60 hineingezogen. Das zweite Kontaktelement 120 hat
somit keinen elektrischen Kontakt mit dem dritten Anschluss 50.
Durch die beschriebene Kinematik, die durch die Anordnung der beiden
Verbindungsstangen 70 und 80 auf den Getriebeplatten 150 und 160 hervorgerufen
wird, ist die Schiebebewegung bzw. der Verschiebeweg der beiden
Kontaktelemente 110 und 120 ungleich. Mit anderen
Worten wird – ausgehend von der dritten (neutralen) Schaltstellung,
wie sie in den 1 und 2 gezeigt
ist – bei einem Einstellen der ersten Schaltstellung, wie sie
in der 5 gezeigt ist, der Verschiebeweg Δx des
ersten Kontaktelements 110 deutlich größer
sein als der Verschiebeweg Δl des zweiten Kontaktelements 120,
das in das Gehäuse des Getriebes 60 hineingezogen
wird.
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Der
verkürzte Verschiebeweg des zweiten Kontaktelements 120 reduziert
den Kraftaufwand und damit die Verstellenergie, die für
ein Umstellen der Schalteinrichtung 20 erforderlich ist.
Mit anderen Worten stellt die Kinematik des Getriebes 60 sicher, dass – ausgehend
von der dritten Schaltstellung – das wegzubewegende bzw.
zu trennende Kontaktelement nur so weit bewegt werden muss, wie
dies zu einem Trennen der elektrischen Verbindung erforderlich ist.
Das Kontaktelement, das eine elektrische Verbindung herstellen soll,
wird im Unterschied dazu jedoch voll ausgelenkt bzw. mehr verschoben.
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Die 6 zeigt
die zweite Schaltstellung der Schalteinrichtung 20 gemäß 5.
Man erkennt, dass in dieser zweiten Schaltstellung der erste Anschluss 30 mit
dem dritten Anschluss 50 verbunden ist. Aufgrund der elektrischen
Verbindung des dritten Anschlusses 50 mit dem Gehäuse 300 der
Hochspannungsanordnung 10 bildet der dritte Anschluss 50 einen Erdungsanschluss,
wodurch in der zweiten Schaltstellung gemäß 6 der
erste Anschluss 30 geerdet wird. Der zweite Anschluss 40 bleibt
in der zweiten Schaltstellung unverbunden und beispielsweise potentialfrei.
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In
der 6 lässt sich ebenfalls die Arbeitsweise
des Getriebes 60 und die Schwenkbewegung der beiden Koppelstangen 90 und 100 gut
erkennen. So sieht man, dass bei der zweiten Schaltstellung die erste
Koppelstange 90 den Antriebsachsenbereich durchschwenkt
bzw. durch diesen hindurchtaucht und somit die Antriebsachse 210 des
Antriebs 200 kreuzt.
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Durch
die vom Getriebe 60 bereitgestellte Kinematik wird auch
hier erreicht, dass der Verstellweg des einzuschaltenden Kontaktelements,
hier des zweiten Kontaktelements 120, größer
ist als der Verstellweg des zu trennenden Kontaktelements, hier des
ersten Kontaktelemente 110. So wird durch den Bewegungsablauf
innerhalb des Getriebes 60 der Verstellweg des zu trennenden
Kontakts reduziert, sobald er in den Bereich des Gehäuses
des Getriebes 60 eintaucht.
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Auch
in der 6 lässt sich – angedeutet durch
Pfeile P1 und P2 – gut erkennen, dass die Größe
der beiden Gehäuseöffnungen 320 und 330 sowie auch
deren Anordnung derart gewählt sind, dass man durch das
Sichtfenster 350 hindurch sowohl die Stellung des ersten
Kontaktelements 110 als auch die Stellung des zweiten Kontaktelements 120 erkennen
kann.
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In
der 7 ist die dritte Schaltstellung der Schalteinrichtung 20 der
Hochspannungsanordnung 10 gemäß 5 dargestellt.
Bei dieser dritten Schaltstellung sind die drei Anschlüsse 30, 40 und 50 unverbunden.
Die sich bei einer solchen Schaltstellung ergebende Position bzw.
Auslenkung der beiden Koppelstangen 90 und 100 ist
in einer Seitenansicht noch mal schematisch in der 8 dargestellt.
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Um
ein Erkennen der Schaltstellung der Schalteinrichtung 20 zu
vereinfachen, kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass
das Gehäuse des Getriebes 60 Öffnungen
aufweist, durch die man in das Getriebe hineinschauen kann, um die
Stellung der Kontaktelemente zu bestimmen. Auf diese Möglichkeit
weisen in den 5–7 die
Pfeile P1 und P2 hin.
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Anhand
der 1 bis 8 wurde die Funktionsweise der
Hochspannungsanordnung 10 für einen einzigen elektrischen
Pol erläutert. Nachfolgend soll nun noch beispielhaft erklärt
werden, dass auch eine mehrpolige Hochspannungsanordnung möglich ist,
indem beispielsweise die Antriebseinrichtungen kaskadiert werden.
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In
der 9 ist ein Ausführungsbeispiel für eine
Hochspannungsanordnung gezeigt, bei der für die drei Pole
einer dreipoligen Energieübertragungseinrichtung drei Schalteinrichtungen 20, 20' und 20'' vorgesehen
sind. Jede der Schalteinrichtungen 20, 20' und 20'' weist
jeweils ein Getriebe 60, 60' und 60'' auf,
wobei jedes Getriebe jeweils mit zwei Getriebeplatten 150, 160, 150', 160', 150'' und 160'' ausgestattet
ist. Wie sich in der 9 erkennen lässt, ist
lediglich die in der 9 untere Schalteinrichtung 20 unmittelbar
mit dem Antrieb 200 der Hochspannungsanordnung 10 verbunden.
Die übrigen Schalteinrichtungen 20' und 20'' stehen
mit dem Antrieb 200 nur mittelbar in Verbindung, nämlich über
Antriebskoppelelemente 400 und 400', die die Getriebe 60, 60' und 60'' untereinander
verbinden.
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Die
Funktionsweise der Hochspannungsanordnung gemäß 9 kann
beispielsweise wie folgt aussehen: Wird der Antrieb 200 in
Betrieb genommen, so wird dadurch die Getriebeplatte 160 des
unteren Getriebes 60 gedreht, was zwangsweise auch zu einem
Verdrehen der oberen Getriebeplatte 150 des Getriebes 60 zur
Folge hat. Da die obere Getriebeplatte 150 des Getriebes 60 mit
der unteren Getriebeplatte 160' des Getriebes 60' verbunden
ist, wird sich auch diese untere Getriebeplatte 160' mitdrehen,
sobald der Antrieb 200 aktiv ist. Dies führt wiederum
zu einem Mitschwenken der oberen Getriebeplatte 150' des
Getriebes 60' sowie über das zweite Antriebskoppelelement 400' auch
zu einem Verschwenken der beiden Getriebeplatten 150'' und 160'' des
zweiten Getriebes 60''.
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Zusammengefasst
lässt sich feststellen, dass sich durch die kaskadierte
Anordnung der Schalteinrichtungen 20, 20' und 20'' eine
dreipolige Hochspannungsanordnung bereitstellen lässt,
bei der der Antrieb 200 und die Antriebsachse 210 im
Bereich der Mittelachse 310 bzw. der Symmetrieachse des
Gehäuses 300 angeordnet werden können. Durch
eine Anordnung der Antriebsachse 210 im Bereich der Mittelachse 310 lässt
sich erreichen, dass sich – eine entsprechende Ausgestaltung
des Getriebes 60 vorausgesetzt – das Getriebe 60 in
unterschiedlichen Ausrichtungen innerhalb des Gehäuses 300 der
Hochspannungsanordnung montieren lässt.
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- 10
- Hochspannungsanordnung
- 20
- Schalteinrichtung
- 20'
- Schalteinrichtung
- 20''
- Schalteinrichtung
- 30
- Anschluss
- 40
- Anschluss
- 50
- Anschluss
- 60
- Getriebe
- 60'
- Getriebe
- 60''
- Getriebe
- 70
- Verbindungsstange
- 80
- Verbindungsstange
- 90
- Koppelstange
- 100
- Koppelstange
- 110
- Kontaktelement
- 120
- Kontaktelement
- 150
- Getriebeplatte
- 150'
- Getriebeplatte
- 150''
- Getriebeplatte
- 160
- Getriebeplatte
- 160'
- Getriebeplatte
- 160''
- Getriebeplatte
- 200
- Antrieb
- 210
- Antriebsachse
- 220
- Antriebsachsenbereich
- 300
- Gehäuse
- 310
- Mittelachse/Symmetrieachse
- 320
- Gehäuseöffnung
- 330
- Gehäuseöffnung
- 340
- Befestigungselement
- 350
- Sichtfenster
- 400
- Antriebskoppelelement
- 400'
- Antriebskoppelelement
- E
- Schwenkebene
- A
- Abstand
- Δx
- Verschiebeweg
- Δl
- Verschiebeweg
- P1
- Pfeil
- P2
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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