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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung aufweisend einen ersten Schaltkontaktsatz mit einem Nennstromkontaktstück und einem Lichtbogenkontaktstück, welche relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, wobei das Lichtbogenkontaktstück an einem Kontaktträger des Nennstromkontaktstückes über ein Stützelement abgestützt ist sowie mit einem Getriebe zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Lichtbogenkontaktstück und dem Nennstromkontaktstück.
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Eine derartige Schaltanordnung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift der
DE 197 41 660 A1 bekannt. Dort ist eine Schaltanordnung in Form eines Hochspannungsleistungsschalters beschrieben, welche einen ersten Kontaktsatz mit einem Nennstrom- und einem Lichtbogenkontaktstück aufweist. Das Nennstromkontaktstück und das Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes sind relativ zueinander bewegbar angeordnet. Das Lichtbogenkontaktstück ist dabei an einem Kontaktträger des Nennstromkontaktstückes über ein Stützelement abgestützt. Zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Nennstromkontaktstück und Lichtbogenkontaktstück ist ein Getriebe eingesetzt.
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Das dortige Getriebe ist an dem Stützelement des Lichtbogenkontaktstückes angesetzt. Somit ist sichergestellt, dass das Lichtbogenkontaktstück und das Getriebe fluchtend zueinander positioniert sind, so dass eine präzise Relativbewegung zwischen dem Lichtbogenkontaktstück und dem Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes ermöglicht ist. Nachteilig ist bei dieser Konstruktion, dass von dem Getriebe ausgehende Kräfte über das Stützelement des Lichtbogenkontaktstückes abgefangen werden. Zusätzlich zu den Kräften, welche bei einer Abstützung des Lichtbogenkontaktstückes auftreten, muss das Stützelement auch den Getriebekräften widerstehen.
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Im Zuge einer Ertüchtigung von Schaltanordnungen ist gewünscht, die Schaltgeschwindigkeit der Schaltanordnung zu erhöhen, wodurch Bewegtteile, wie beispielsweise das Lichtbogenkontaktstück, erhöhten positiven wie negativen Beschleunigungen unterworfen werden. Entsprechend treten an Bewegtteilen, beispielsweise auch des Getriebes, erhöhte Kräfte auf. Mit zunehmender Ertüchtigung bekannter Schaltanordnungen werden bewegte Massen und folglich auftretende Kräfte immer größer. Wirtschaftlich sind die auftretenden Kräfte mit der bekannten Konstruktion kaum noch zu beherrschen.
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Entsprechend ergibt sich als Aufgabe der Erfindung eine Schaltanordnung anzugeben, welche gegenüber vergrößerten Kräften eine verbesserte Widerstandsfähigkeit aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Schaltanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Getriebechassis des Getriebes am Kontaktträger insbesondere unmittelbar abgestützt ist.
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Ein Getriebe weist Bewegtteile wie beispielsweise Wellen, Achsen, Hebel, Bolzen, Schubstangen, Gewindestangen und so weiter auf. Die einzelnen Bewegtteile des Getriebes sind relativ zueinander in Position zu halten. Ein Positionieren der Bewegtteile des Getriebes erfolgt durch ein Getriebechassis. Das Getriebechassis kann beispielsweise als ein geschlossenes oder ein offenes Getriebegehäuse ausgeführt sein. Über das Getriebe ist eine Erzeugung einer Relativbewegung eines Lichtbogenkontaktstückes sowie eines Nennstromkontaktstückes eines ersten Schaltkontaktsatzes ermöglicht. Über das Getriebe ist es beispielsweise möglich, eine Antriebsbewegung eines Schaltkontaktstückes auf ein weiteres Schaltkontaktstück, beispielsweise ein Lichtbogenkontaktstück, zu übertragen und so eine Relativbewegung zwischen einem Nennstromkontaktstück und einem Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes zu bewirken. Vorteilhafterweise sollte eine in das Getriebe eingekoppelte Bewegung, beispielsweise eine lineare Bewegung umgeformt bzw. umgelenkt werden. Bei einer eingekoppelten linearen Bewegung kann beispielsweise deren Richtungssinn umgekehrt werden, so dass wiederum eine lineare Bewegung, insbesondere parallel zur Einkoppelbewegung gerichtet, auf das Lichtbogenkontaktstück aufgeprägt wird. Das Getriebe soll vorzugsweise als Umlenkgetriebe ausgeführt sein.
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Das Lichtbogenkontaktstück sowie das Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes sind Teil einer Schaltstrecke der Schaltanordnung, wobei dem ersten Schaltkontaktsatz ein gegengleicher zweiter Schaltkontaktsatz zugeordnet ist. Ebenso wie der erste Schaltkontaktsatz weist der zweite Schaltkontaktsatz ein Nennstromkontaktstück sowie ein Lichtbogenkontaktstück auf, wobei die Lichtbogenkontaktstücke der beiden Schaltkontaktsätze sowie die Nennstromkontaktstücke der beiden Schaltkontaktsätze gegengleich ausgebildet sind, so dass Nennstromkontaktstücke und Lichtbogenkontaktstücke beider Schaltkontaktsätze einander galvanisch kontaktieren können. Das Nennstromkontaktstück und das Lichtbogenkontaktstück des ersten bzw. des zweiten Schaltkontaktsatzes sind jeweils dauerhaft miteinander elektrisch kontaktiert, so dass sie stets dasselbe elektrische Potential führen. Die Lichtbogenkontaktstücke dienen dabei einem Schutz der Nennstromkontaktstücke vor Kontaktabbrand durch einen Schaltlichtbogen. Ausschaltlichtbögen oder Einschaltlichtbögen werden vorzugsweise an den Lichtbogenkontaktstücken geführt. Dazu sind die Lichtbogenkontaktstücke bei einem Einschaltvorgang gegenüber den Nennstromkontaktstücken voreilend zu schließen, wobei bei einem Ausschaltvorgang die Lichtbogenkontaktstücke gegenüber den Nennstromkontaktstücken nacheilend trennen.
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Eine Relativbewegung der Nennstromkontaktstücke sowie der Lichtbogenkontaktstücke kann derart erfolgen, dass an einem der Schaltkontaktsätze eine Antriebsbewegung eingekoppelt wird, welche von einer Antriebsanordnung erzeugt wird. Beispielsweise können Lichtbogenkontaktstück und Nennstromkontaktstück des zweiten Schaltkontaktsatzes mit der Antriebsanordnung über eine kinematische Kette verbunden sein, so dass eine Relativbewegung zwischen dem ersten Schaltkontaktsatz und dem zweiten Schaltkontaktsatz erzeugt werden kann. Eine Bewegung des ersten Schaltkontaktsatzes kann über eine kinematische Kette beispielsweise auch auf das Lichtbogenkontaktstück oder das Nennstromkontaktstück oder sowohl das Lichtbogenkontaktstück als auch das Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes übertragen werden. Teil dieser kinematischen Kette ist das Getriebe, welches vorteilhaft als Umlenkgetriebe arbeitet. Das Umlenkgetriebe überträgt beispielsweise eine von dem zweiten Schaltkontaktsatz (bzw. dessen Lichtbogenkontaktstück und/oder dessen Nennstromkontaktstück) vollführte Bewegung auf das Lichtbogenkontaktstück und/oder das Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes. Das Getriebe formt die übertragene Bewegung um. Somit ist es möglich, dass während eines Schaltvorganges sich sowohl das Nennstromkontaktstück und das Lichtbogenkontaktstück des zweiten Schaltkontaktsatzes als auch das Lichtbogenkontaktstück des ersten Kontaktsatzes aufeinander zubewegen bzw. voneinander fortbewegt werden. Das Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes kann ortsfest in Ruhe verharren oder ggf. auch bewegbar sein.
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Die kinematische Kette, welche einer Übertragung einer Antriebsbewegung auf eines oder beide Schaltkontaktstücke des ersten Schaltkontaktsatzes dient, kann mit einem elektrisch isolierenden Abschnitt ausgestattet sein, so dass eine mechanische Verbindung zwischen den Schaltkontaktsätzen über die Schaltstrecke der Schaltanordnung hinweg besteht. Durch den elektrisch isolierenden Abschnitt wird ein Kurzschließen der Schaltstrecke verhindert.
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Das Getriebechassis des Getriebes lagert und führt die Bewegtteile des Getriebes. Das Getriebe kann beispielsweise ein Hebelgetriebe sein, welches eine lineare Bewegung mittels eines beispielsweise zweiarmigen Umlenkhebels in ihrem Richtungssinn umkehrt und auf das Lichtbogenkontaktstück überträgt. Das Getriebechassis kann dabei insbesondere unmittelbar mit dem Kontaktträger des Nennstromkontaktstückes des ersten Schaltkontaktsatzes verbunden sein. Beispielsweise kann das Getriebechassis mit dem Kontaktträger verschraubt sein, so dass ein mehrfaches Lösen sowie Befestigen des Getriebechassis des Getriebes ermöglicht ist. Somit können beispielsweise Wartungen am Getriebe vorgenommen werden. Das Getriebechassis kann mit entsprechenden Abstützfüßen ausgestattet sein, so dass das Getriebechassis am Kontaktträger abgestützt ist. Der Kontaktträger ist dabei beispielsweise ein hohlzylindrischer Körper, an welchem das Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes gelagert ist. Entsprechend dient der Kontaktträger zum einen einem mechanischen Halten des Nennstromkontaktstückes, zum anderen ist der Kontaktträger auch Teil einer Strombahn, um zu dem Nennstromkontaktstück sowie zu dem Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes einen elektrischen Strompfad zur Verfügung zu stellen. Somit ist sichergestellt, dass unabhängig von der Schaltstellung der Schaltkontaktsätze der Schaltanordnung das Nennstromkontaktstück sowie das Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes dauerhaft dasselbe elektrische Potential führen. Zur elektrischen Kontaktierung von Nennstromkontaktstück und Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes kann beispielsweise das Stützelement dienen, über welches das Lichtbogenkontaktstück am Kontaktträger des Nennstromkontaktstückes abgestützt ist. Das Stützelement kann beispielsweise eine Bewegtlagerung des Lichtbogenkontaktstückes des ersten Schaltkontaktsatzes ermöglichen. Dazu kann das Stützelement beispielsweise eine Buchse aufweisen, in welcher das Lichtbogenkontaktstück beweglich geführt ist. Das Stützelement kann beispielsweise als Steg ausgeführt werden, welcher innenmantelseitig in einem hohlzylindrisch ausgeführten Kontaktträger angeordnet ist. Bei im Wesentlichen kreisringförmigem Querschnitt des Kontaktträgers kann der Steg beispielsweise auf einem Durchmesser liegen, welcher in einer Kavität des hohlzylindrischen Kontaktträgers angeordnet ist. Entsprechend zentrisch kann in dem Steg eine Buchse angeordnet sein, innerhalb welcher das Lichtbogenkontaktstück linear verschieblich geführt ist. Über Gleitkontakte kann beispielsweise eine dauerhafte elektrische Kontaktierung des Steges/des Stützelementes mit dem Lichtbogenkontaktstück vorgesehen sein, so dass ein Strompfad zu dem Kontaktträger des Nennstromkontaktstückes des ersten Schaltkontaktsatzes ausgebildet ist. Entsprechend ist über das Stützelement eine dauerhafte Kontaktierung von Nennstromkontaktstück und Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes gegeben. Vorteilhaft sind das Lichtbogenkontaktstück und das Nennstromkontaktstück jeweils am selben Kontaktträger abgestützt. Eine Abstützung von Lichtbogenkontaktstück und Nennstromkontaktstück kann dabei vorteilhafterweise unabhängig voneinander erfolgen. Somit ist es möglich, von dem Lichtbogenkontaktstück und dem Nennstromkontaktstück ausgehende Kräfte unabhängig voneinander in den Kontaktträger einzuleiten. Vor einer Einleitung der Kräfte in den Kontaktträger können sich die Kräfte nicht überlagern und somit gegenseitig nicht beeinflussen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Stützelement von einer am Kontaktträger abgestützten Lagerwange des Getriebechassis insbesondere beabstandet überspannt ist.
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Ein Getriebechassis kann vorzugsweise mit einer Lagerwange ausgestattet sein, welche zum einen Bolzen, Wellen, Hebel, Führungsbahnen usw. des Getriebes positioniert und lagert. Zum anderen kann die Lagerwange selbst als Führungs- und Leitelement für relativ zueinander bewegbare Bauteile des Getriebes dienen. Die Lagerwange kann vorteilhafterweise an dem Kontaktträger abgestützt sein, wobei die Lagerwange selbst das Stützelement überspannt, so dass zwischen Lagerwange und Stützelement eine mechanische Entkoppelung gegeben ist. Kräfte können so nicht unmittelbar von dem Stützelement auf die Lagerwange des Getriebechassis und umgekehrt übergehen. Sowohl das Stützelement als auch das Getriebechassis sind unabhängig voneinander an dem Kontaktträger angeschlagen, so dass Kräfte, welche von dem Getriebe ausgehen als auch Kräfte, welche von dem Stützelement ausgehen, in den tragenden Kontaktträger eingeleitet werden. Somit kann das Stützelement unabhängig von dem Getriebechassis dimensioniert, ausgelegt und ausgestaltet werden. Ebenso kann das Getriebechassis unabhängig von der Gestaltung des Stützelementes ausgelegt, ausgeführt und gestaltet werden.
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Das Stützelement, welches vorzugsweise nach Art eines Steges sich durch eine Kavität eines Hohlzylinders mit im Wesentlichen kreiszylindrischem Querschnitt erstreckt, kann beispielweise in Richtung der Zylinderachse des Kontaktträgers fluchtend nahezu deckungsgleich zu dem Getriebechassis des Getriebes angeordnet sein, wobei zwischen einer Lagerwange des Getriebechassis und dem Stützelement ein beabstandender Spalt gebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass das Getriebechassis eine erste und eine zweite Lagerwange aufweist, die unter Freilassung einer Bewegtteile des Getriebes aufnehmenden Ausnehmung zwischen den Lagerwangen stirnseitig an einem im Wesentlichen zylindrischen Kontaktträger abgestützt sind.
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Die Verwendung zweier Lagerwangen die vorzugsweise im Wesentlichen gegengleich ausgebildet sind, ermöglicht es, die Lagerwangen aneinander zu setzen, wobei zwischen den Lagerwangen eine Ausnehmung in dem Gehäuse verbleibt, in welchem Bewegtteile des Getriebes aufgenommen werden können. Beispielsweise kann in der Ausnehmung ein Umlenkhebel gelagert sein, welcher während einer Schaltbewegung pendelnd eine Linearbewegung in ihrem Richtungssinn umformt. Ein Abstützen der Lagerwangen und damit des Getriebechassis stirnseitig an einem im Wesentlichen zylindrischen Kontaktträger, insbesondere an einem hohlzylindrischen Kontaktträger mit im Wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt, ermöglicht es Kräfte in Richtung der Zylinderachse in den Kontaktträger einzuleiten und so flächige Übergänge zur Krafteinleitung zu dem Kontaktträger auszubilden. Kräfte können unmittelbar von den Lagerwangen in den Kontaktträger eingeleitet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Lagerwangen über Gewindebolzen in stirnseitigen Gewindeausnehmungen des Kontaktträgers verschraubt werden. Dazu können die Lagerwangen entsprechende Anformungen, wie z. B. eine Quertraverse, aufweisen, um Abstützfüße auszubilden. Die Quertraverse überspannt vorzugsweise das Stützelement. Die Quertraverse kann fluchtend im Wesentlichen deckungsgleich zu dem Stützelement ausgeformt sein (insbesondere bei Nutzung eines Steges als Stützelement).
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest eine Lagerwange eine Quertraverse zum Überspannen einer Mündungsöffnung einer Kavität des Kontaktträgers, in welche das Lichtbogenkontaktstück hineinragt, aufweist, wobei die Lagerwange sich über der Mündungsöffnung der Kavität erstreckt.
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Die Verwendung einer Quertraverse ermöglicht es, Abstützfüße zum Abstützen der Lagerwange in einfacher Art auszubilden. Eine Quertraverse ist ein Träger, welcher punktuell abgestützt ist und seinerseits eine Basis zum Halten weiterer Vorrichtungen bietet, wobei die Kräfte der weiteren Vorrichtungen in Abstützpunkte der Quertraverse eingeleitet werden. Beispielsweise kann die Quertraverse eine Mündungsöffnung einer Kavität des Kontaktträgers überspannen, wobei sich die Lagerwangen an die Quertraverse anschließen, so dass die Lagerwangen über der Mündungsöffnung liegen. Vorteilhafterweise sollte die Mündungsöffnung derart ausgestaltet sein, dass in einer Projektion in Richtung der Zylinderachse die Kontur der Lagerwangen bis auf die sich stirnseitig an dem Kontaktträger abstützenden Abstützfüße der Quertraverse innerhalb der Kontur der Mündungsöffnung in Projektionsrichtung liegt. Somit ist es beispielsweise möglich, das Lichtbogenkontaktstück in den Kontaktträger hineinragen zu lassen und das Lichtbogenkontaktstück aus dem Kontaktträger zumindest teilweise herauszubewegen und beispielsweise in die zwischen den Lagerwangen befindliche Ausnehmung ragen zu lassen. Dadurch ist es möglich, bei einem Ein- und Ausschaltvorgang das Lichtbogenkontaktstück innerhalb der Ausnehmung der Lagerwangen und der Kavität des Kontaktträgers zu verschieben. Dabei ist das Lichtbogenkontaktstück sowohl an dem Stützelement geführt, als auch zur Ankoppelung an das Getriebe innerhalb der Ausnehmung zwischen den Lagerwangen geführt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass an zumindest einer der Lagerwangen eine Führungsbahn zur Führung eines die Führungsbahn abtastenden Abtastelementes angeordnet ist.
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Die Nennstrom- bzw. Lichtbogenkontaktstücke von erstem bzw. zweitem Schaltkontaktsatz sind vorzugsweise relativ zueinander längs einer Bewegungsachse bewegbar. Entsprechend ist eine Führung in einer Führungsbahn beispielsweise in einer Kulisse möglich, welche über ein Abtastelement abgetastet wird. Eine Führungsbahn kann dabei verschiedenartig ausgeformt sein. Vorzugsweise sollte diese einen linear gestreckten Verlauf aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Führungsbahn eine Krümmung aufweist, wodurch eine Bewegung beispielsweise verzögert oder beschleunigt wird. Eine Führungsbahn kann verschiedenartig ausgeführt sein, beispielsweise kann die Führungsbahn als Kulisse ausgeführt sein, wobei deren Flanken durch das Abtastelement abgetastet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Führungsbahn beispielsweise als Nut ausgeformt ist, wobei das Abtastelement sowohl einen Nutboden als auch Nutflanken abtasten kann. So ist beispielsweise eine axiale verdrehgesicherte Führung eines Lichtbogenkontaktstückes möglich. Das Abtastelement kann je nach Bedarf verschiedenartig gestaltet sein, so kann beispielsweise ein in der Führungsbahn gleitender Zylinder verwendet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Ringscheiben oder ähnliches als Abtastelement wirken. Das Abtastelement wird entlang des Verlaufes der Führungsbahn bewegt, wobei die Führungsbahn und das Abtastelement miteinander in Verbindung verbleiben. Das Abtastelement folgt dabei der Wegvorgabe der Führungsbahn.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in der Ausnehmung eine Führungsbahn für das Lichtbogenkontaktstück angeordnet ist.
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Eine Nutzung einer Führungsbahn innerhalb der Ausnehmung ermöglicht ein Gleiten von relativ zueinander bewegbaren Teilen. Beispielsweise kann sich das Lichtbogenkontaktstück an der Führungsbahn abstützen, die beispielsweise an den Lagerwangen ausgeformt sind. Damit kann in einfacher Weise dauerhaft eine Führung und Lenkung des Lichtbogenkontaktstückes erfolgen, so dass das Lichtbogenkontaktstück zum einen an dem Stützelement, welches mit dem Kontaktträger verbunden ist, geführt ist und zum anderen eine Führung in der Führungsbahn erfolgt, so dass im Verlauf einer linearen Bewegungsbahn des Lichtbogenkontaktstückes eine Abstützung und Führung des Lichtbogenkontaktstückes an zumindest zwei Abstützpunkten, z. B. Stützelement und Führungsbahn) gegeben ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass an zumindest einer Lagerwange eine bewegbare Feldsteuerelektrode geführt ist.
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Eine Feldsteuerelektrode kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, eine Schaltstrecke zwischen erstem Schaltkontaktsatz und zweitem Schaltkontaktsatz dielektrisch zu stabilisieren. Eine derartige Stabilisierung kann bevorzugt im ausgeschalteten Zustand der Schaltanordnung wirksam sein, so dass die einander gegenüberstehenden Nenn- bzw. Lichtbogenkontaktstücke im getrennten Zustand dielektrisch geschirmt sind, wodurch ein spontanes Durchschlagen der Schaltstrecke zwischen den beiden Schaltkontaktsätzen erschwert ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Feldsteuerelektrode im eingeschalteten Zustand die dielektrische Kontur der Schaltkontaktsätze verbessert. Die Feldsteuerelektrode kann in Form einer Ringelektrode ausgeführt sein, welche das Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes umgibt und ihrerseits von dem Nennstromkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes umgeben ist. Entsprechend kann die Feldsteuerelektrode achsgleich wie das Lichtbogenkontaktstück in ihrer Position verschoben werden, wobei vorzugsweise eine entgegengesetzt zueinander gerichtete Bewegung des ersten Lichtbogenkontaktstückes des ersten Schaltkontaktsatzes und Feldsteuerelektrode erfolgt, so dass bei einem Einschaltvorgang das Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes in Richtung des zweiten Schaltkontaktsatzes bewegt wird, wo hingegen die Feldsteuerelektrode sich von dem zweiten Schaltkontaktsatz entfernt. Im umgekehrten Falle sollte bei einem Ausschaltvorgang das Lichtbogenkontaktstück des ersten Schaltkontaktsatzes von dem zweiten Schaltkontaktsatz entfernt werden, wo hingegen sich die Feldsteuerelektrode in Richtung des zweiten Schaltkontaktsatzes bewegt, um die dem zweiten Schaltkontaktsatz entgegenragende Front des ersten Schaltkontaktsatzes dielektrisch zu schirmen. Eine Führung kann beispielsweise innerhalb von Führungsbahnen erfolgen, die beispielsweise in die Lagerwangen eingebracht sind. Durch eine entsprechende Formgebung der Führungsbahnen kann auch ein gegenüber dem Bewegungsprofil des Lichtbogenkontaktstückes abweichendes Bewegungsprofil der Feldsteuerelektrode erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Kulissenführung eingesetzt werden. Aufgrund einer gekrümmten Ausführung der Führungsbahn (quer zur Bewegungsachse des Lichtbogenkontaktstückes) kann auch ein Verharren/Abbremsen der Feldsteuerelektrode erzeugt werden, während sich ein angetriebenes Lichtbogenkontaktstück in Bewegung befindet.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 einen Schnitt durch eine Schaltanordnung, die
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2 einen ersten sowie einen zweiten Schaltkontaktsatz, der aus der 1 bekannten Schaltanordnung, die
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3 eine perspektivische Ansicht des ersten Schaltkontaktsatzes mit an einem Kontaktträger abgestützten Lagerwangen.
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine Schaltanordnung in Form eines Hochspannungsleistungsschalters. Die Schaltanordnung weist ein fluiddichtes Kapselungsgehäuse 1 auf. Das fluiddichte Kapselungsgehäuse 1 ist vorliegend als Druckbehälter ausgebildet, welcher in seinem Inneren mit einem elektrisch isolierenden Fluid, vorzugsweise einem elektrisch isolierenden Gas wie Schwefelhexafluorid befüllt ist. Das innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 aufgenommene Fluid ist unter Überdruck gesetzt. Entsprechend ist im Einbauzustand der Innenraum des Kapselungsgehäuses 1 hermetisch verschlossen. Weiterhin ist innerhalb des Kapselungsgehäuses 1 eine Unterbrechereinheit der Schaltanordnung angeordnet. Vorliegend weist die Unterbrechereinheit einen ersten Schaltkontaktsatz 3 sowie einen zweiten Schaltkontaktsatz 4 auf. Der erste und der zweite Schaltkontaktsatz 3, 4 sind jeweils über einen Isolierstützer 2a, 2b an voneinander abgewandten Enden innenmantelseitig am Kapselungsgehäuse 1 abgestützt. Der erste Schaltkontaktsatz 3 weist einen ersten Kontaktträger 5 auf. Der zweite Schaltkontaktsatz 4 weist einen zweiten Kontaktträger 6 auf. Über den ersten Kontaktträger 5 ist ein erstes Nennstromkontaktstück 7 des ersten Schaltkontaktsatzes 3 abgestützt. Über den zweiten Kontaktträger 6 ist ein zweites Nennstromkontaktstück 8 des zweiten Schaltkontaktsatzes 4 positioniert. Weiterhin ist über den ersten Kontaktträger 5 ein erstes Lichtbogenkontaktstück 9 des ersten Schaltkontaktsatzes 3 positioniert. Weiterhin ist über den zweiten Kontaktträger 6 ein zweites Lichtbogenkontaktstück des zweiten Schaltkontaktsatzes 4 positioniert. Die Kontaktstücke der Schaltkontaktsätze 3, 4 sind koaxial zueinander angeordnet.
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Mit dem ersten Kontaktträger 5 sowie mit dem zweiten Kontaktträger 6 ist jeweils ein Kontaktelement 11a, 11b elektrisch leitend verbunden, welche ein Kontaktieren und Einbinden der Schaltkontaktsätze 3, 4/der Kontaktträger 5, 6 der Schaltanordnung in einen Strompfad ermöglichen, so dass mittels der Schaltanordnung ein Einschalten bzw. Ausschalten des Strompfades ermöglicht ist. Vorliegend sind die beiden Kontaktelemente 11a, 11b des ersten und des zweiten Kontaktträgers 5, 6 jeweils außenmantelseitig an im Wesentlichen hohlzylindrischen Schirmkörpern angeordnet. Dabei ist der zweite Kontaktträger 6 im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt und zumindest abschnittsweise von einem hohlzylindrischen Schirmkörper umgeben, welcher ein Kontaktelement 11b trägt. Der erste Kontaktträger 5 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführt und ist zumindest abschnittsweise von einem hohlzylindrischen Schirmkörper, welcher ein Kontaktelement 11a trägt, umgeben.
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Die hohlzylindrischen Schirmkörper dienen als Schirmhauben, um die Konturen der Kontaktträger 5, 6 dielektrisch zu schirmen sowie einem Anschließen von Anschlussleitern über die Kontaktelemente 11a, 11b. Über an dem Kapselungsgehäuse 1 angeordnete Flansche 12a, 12b ist ein Einführen von Anschlussleitern in das Innere des Kapselungsgehäuses 1 vorsehbar. Die einzuführenden Anschlussleiter können an den Flanschen 12a, 12b fluiddicht abgedichtet und elektrisch isoliert in das Innere des Kapselungsgehäuses 1 eingeführt werden, so dass ein hermetischer Verschluss des Inneren des Kapselungsgehäuses 1 ermöglicht ist. Beispielsweise können zum Einführen von Anschlussleitern Freiluftdurchführungen auf die Flansche 12a, 12b aufgesetzt sein. Von den jeweiligen Kontaktelementen 11a, 11b über den jeweiligen Schirmkörper und den jeweiligen Kontaktträger 5, 6 ist ein Strompfad zu den Schaltkontaktsätzen 3, 4 ausgebildet.
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Die beiden Kontaktträger 5, 6 sind im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet, wobei die beiden Kontaktträger 5, 6 im Wesentlichen mit einem kreisringförmigen Querschnitt ausgeführt sind und einander koaxial stirnseitig gegenüberliegend angeordnet sind. Entsprechend liegen sich die Stirnseiten der Nennstromkontaktstücke 7, 8 sowie der Lichtbogenkontaktstücke 9, 10 der beiden Schaltkontaktsätze 3, 4 im Bereich einer Schaltstrecke gegenüber. Vorliegend ist das zweite Nennstromkontaktstück 8 hohlzylindrisch rohrförmig ausgestaltet. Das erste Nennstromkontaktstück 7 ist buchsenförmig ausgeführt. Bei einem Kontaktieren kann das zweite Nennstromkontaktstück 8 in das erste Nennstromkontaktstück 7 einfahren. Das erste Lichtbogenkontaktstück 9 ist bolzenförmig ausgestaltet, wobei das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 buchsenförmig ausgestaltet ist und mit elastischen Kontaktfingern versehen ist, so dass das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 in eingeschaltetem Zustand außenmantelseitig auf das bolzenförmige erste Lichtbogenkontaktstück 9 auffahren kann. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 8 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 außenmantelseitig von dem zweiten Nennstromkontaktstück 8 umgeben ist, wobei das zweite Nennstromkontaktstück 8 wiederum außenmantelseitig von dem hohlzylindrischen Schirmkörper, welcher ein Kontaktelement 11b trägt, umgriffen ist. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 sind dauerhaft miteinander galvanisch kontaktiert, so dass diese beiden Kontaktstücke 8, 10 dauerhaft dasselbe elektrische Potential führen. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 sind winkelstarr miteinander verbunden. Das zweite Nennstromkontaktstück 8 ist gleitend innerhalb des Hohlraumes des hohlzylindrischen Schirmkörpers axial verschieblich gelagert und mit dem hohlzylindrischen Schirmkörper elektrisch leitend verbunden.
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Über eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung, welche außerhalb des Kapselungsgehäuses 1 befindlich ist, kann unter Nutzung einer kinematischen Kette eine Schaltbewegung zunächst auf das zweite Nennstromkontaktstück 8 sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück 10 übertragen werden. Dazu ist der Einsatz einer Antriebsstange 13 innerhalb der kinematischen Kette vorgesehen. Die Antriebsstange 13 ist hier beispielhaft linear verschieblich angeordnet, wobei die Schaltstange 13 fluiddicht durch das Kapselungsgehäuse 1 hindurch geführt ist. Über die Schaltstange 13 kann eine lineare Bewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 und des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 10 initiiert werden. Weiterhin ist eine Isolierstoffdüse 14 vorgesehen, welche winkelstarr mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 8 sowie dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 10 verbunden ist. Die Isolierstoffdüse 14 durchsetzt die Schaltstrecke der Schaltanordnung und ragt in Richtung des ersten Schaltkontaktsatzes 3. Die Isolierstoffdüse 14 ist gemeinsam mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 8 sowie dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 10 axial verschiebbar. Mit der der Isolierstoffdüse 14 ist eine Antriebsstange 15a, 15b eines Getriebes verbunden. Das Getriebe dient einem Übertragen einer Bewegung der Isolierstoffdüse 14 respektive des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 sowie des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 10 auf das erste Lichtbogenkontaktstück 9, wobei die lineare Bewegung der Isolierstoffdüse 14 durch das Getriebe in ihrem Richtungssinn umgekehrt und auf das erste Lichtbogenkontaktstück 9 übertragen wird. Dazu ist vorgesehen, einen ortsfest gelagerten zweiarmigen Hebel 16 zu verwenden, welcher einerseits über einen an einer Antriebsstange 15a befindlichen Bolzen 17 antreibbar ist und andererseits eine Bewegung auf ein Langloch, welches sich quer zur Bewegungsrichtung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 erstreckt, abgeben kann.
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Der Aufbau des Getriebes ist der 2 näher entnehmbar. Dort sind der erste Schaltkontaktsatz 3 sowie der zweite Schaltkontaktsatz 4 dargestellt.
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Der Bolzen 17, welcher an einer bewegbar zum Kontaktträger 5 gelagerten Antriebsstange 15a befestigt ist, kann in einen ersten Hebelarm des zweiarmigen Hebels 16 eingreifen. Der Bolzen 17 fährt dabei während einer Schaltbewegung in eine offene Gabel des ersten Hebelarmes des zweiarmigen Hebels 16 ein und schwenkt den zweiarmigen Hebel 16 um seine ortsfeste Lagerung. Ein zweiter Hebelarm des zweiarmigen Hebels 16 greift in das Langloch 18 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 ein. Auf Grund der Ausgestaltung eines Langloches 18 ist es möglich, einen den zweiten Hebelarm und das Lichtbogenkontaktstück 9 koppelnden Bolzen des zweiarmigen Hebels 16 in das Langloch 18 eingreifen zu lassen und so einen Überhub des Hebels 16 auszugleichen und eine Linearbewegung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 zu ermöglichen. Somit ist es möglich, dass eine Bewegung der Isolierstoffdüse 14 über ein Umlenkgetriebe, insbesondere über den zweiarmigen Hebel 16 in eine zum zweiten Schaltkontaktsatz 4 entgegen gesetzt gerichtete lineare Bewegung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 umgeformt wird.
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Das Lichtbogenkontaktstück 9 ist in einem Stützelement 19 gelagert. Das Stützelement 19 erstreckt sich längs eines Durchmessers innerhalb einer Kavität des ersten Kontaktträgers 5 und ist nach Art eines von Innenmantelseite zu Innenmantelseite der Kavität verlaufenden Steges ausgebildet. Zentrisch ist eine Buchse vorgesehen, innerhalb welcher das erste Lichtbogenkontaktstück 9 axial verschieblich gelagert ist. Das Stützelement 19 ist dabei elektrisch leitend mit dem ersten Kontaktträger 5 verbunden sowie über eine Gleitkontaktanordnung elektrisch leitend dauerhaft mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 9 verbunden. Ein Getriebekopf 20 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9, in welchem das Langloch 18 angeordnet ist, ist am von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 10 abgewandten Ende des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 angeordnet. Der Getriebekopf 20 ist in entgegengesetzt ausgerichteten nutförmigen Führungsbahnen 21a, 21b linear verschieblich geführt. Der Getriebekopf 20 wirkt als Abtastelement der Führungsbahnen 21a, 21b. Die Führungsbahnen 21a, 21b sind jeweils als Nuten ausgeführt, so dass über die zugehörigen Nutenflanken der Führungsbahnen 21a, 21b eine Querführung des Getriebekopfes 20 und damit im Zusammenwirken mit der Buchse des Stützelementes 19 eine verdrehsichere lineare Führung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 gegeben ist.
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Weiterhin sind an den Antriebsstangen 15a, 15b Koppelelemente 22a, 22b angeordnet. Die Koppelelemente 22a, 22b verbinden schwenkbeweglich die Antriebsstangen 15a, 15b mit Antriebsbolzen 23, die verschieblich in Führungsbahnen 24a, 24b gelagert sind. Die Führungsbahnen 24a, 24b sind als Kulissen (die Lagerwangen durchgreifende Ausnehmungen) ausgeführt, welche in Lagerwangen 25a, 25b eingebracht sind. Die beiden Lagerwangen 25a, 25b (auf Grund der Freischneidung ist in der 2 nur eine Lagerwange 25b sichtbar) sind gegengleich ausgeformt. Die Lagerwangen 25a, 25b dienen als Getriebechassis des Getriebes, positionieren beispielsweise den Drehpunkt des zweiarmigen Hebels 16, führen die Antriebsstangen 15a, 15b in linearer Richtung, positionieren die Führungsbahnen 21a, 21b, 24a, 24b und lenken und leiten den Getriebekopf 20 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9. Bewegtteile des Getriebes sind innerhalb einer Ausnehmung zwischen den beiden sich ergänzenden Lagerwangen 25a, 25b angeordnet. Die Lagerwangen 25a, 25b sind Teil eines offenen Getriebechassis. Sowohl die erste Lagerwange 25a als auch die zweite Lagerwange 25b sind an dem ersten Kontaktträger 5 stirnseitig verschraubt (siehe Pfeil 26). Dazu weisen die Lagerwangen 25a, 25b jeweils eine Quertraverse auf, die sich über einer Mündungsöffnung der Kavität des ersten Kontaktträgers 5 erstrecken und beabstandet zu dem Stützelement 19 eine Abstützung der Lagerwangen 25a, 25b sowie des Getriebes unmittelbar am ersten Kontaktträger 5 ermöglichen.
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Über die in den Führungsbahnen 24a, 24b verschieblich geführten Antriebsbolzen 23 erfolgt bei Bewegung der Antriebsstangen 15a, 15b eine synchronisierte Mitnahme einer Lasche 27, in welcher die Antriebsbolzen 23 quer zur Bewegungsrichtung der Isolierstoffdüse 14 verschieblich gelagert sind. Entsprechend kann eine Bewegung der Antriebsstangen 15a, 15b auf an der Lasche 27 angeschlagene Haltearme 28 übertragen werden, an welchen eine Feldsteuerelektrode 29 angeordnet ist. Somit ist es möglich, eine Bewegung der Antriebsstangen 15a, 15b auf die Haltearme 28 zu übertragen, um eine Bewegung der Feldsteuerelektrode 29 zu bewirken. Die Führungsbahnen 24a, 24b sind abschnittsweise quer zur Bewegungsachse der Isolierstoffdüse 14 gekrümmt ausgeführt, so dass ein Totzeitglied gebildet ist, welches einen zeitlichen Verzug der Übertragung einer Bewegung der Antriebsstangen 15a, 15b auf die Haltearme 28 der Feldsteuerelektrode bewirkt. Somit ist es möglich, eine Bewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 8 sowie des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 10 sowie der Isolierstoffdüse 14 zu bewirken, wobei zunächst sowohl die Feldsteuerelektrode 29 als auch das erste Lichtbogenkontaktstück 9 in Ruhe verbleiben und erst bei einem Voranschreiten der Bewegung der Isolierstoffdüse 14 nebst zweitem Nennstromkontaktstück 8 und zweitem Lichtbogenkontaktstück 10 der Bolzen 17 in das Gabelende des zweiarmigen Hebels 16 einfährt und eine Bewegung des ersten Lichtbogenkontaktstück 9 erfolgt, wobei je nach Lage der Führungsbahnen 24a, 24b für die Antriebsbolzen 23 ein Voreilen oder ein zeitlicher Versatz/eine Verzögerung einer entgegen gesetzten Bewegung der Feldsteuerelektrode 29 erfolgt. Die Feldsteuerelektrode 29 wird aus dem ersten Nennstromkontaktstück 7 herausbewegt wird, so dass in den Bereich, in welchem im ausgeschalteten Zustand (vgl. 2) die Feldsteuerelektrode 29 ruht, nunmehr das zweite Nennstromkontaktstück 8 verbringbar ist, um eine galvanische Kontaktierung der beiden Nennstromkontaktstück 7, 8 vorzunehmen.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des von dem zweiten Schaltkontaktsatz 4 abgewandten Endes des ersten Kontaktträgers 5. Zu erkennen ist innerhalb einer Kavität des ersten Kontaktträgers 5 das stegartig ausgeformte Stützelement 19, welches in einem zentralen Bereich (Pfeil 30) von dem in der 3 nicht erkennbaren ersten Lichtbogenkontaktstück 9 durchsetzt ist. Das Stützelement 19 wird von den stirnseitig mit dem ersten Schaltkontaktträger 5 verbundenen Lagerwangen 25a, 25b überspannt. Die Lagerwangen 25a, 25b weisen an ihrem dem ersten Kontaktträger 5 zugewandten Ende eine Quertraverse auf, um Abstützfüße auf der Stirnseite des ersten Kontaktträgers 5 aufzusetzen. Die Abstützfüße sind mit dem ersten Kontaktträger 5 verschraubt, wobei sich die Lagerwangen 25a, 25b über der Mündungsöffnung der Kavität, in welche das erste Lichtbogenkontaktstück 9 hineinragt, erstrecken. Zwischen den Lagerwangen 25a, 25b ist eine Ausnehmung gebildet, in welcher der zweiarmige Hebel 16 gelagert ist und in welcher die Führungsbahnen 21a, 21b für den Getriebekopf 20 des ersten Lichtbogenkontaktstückes 9 angeordnet sind. Die Lagerwangen 25a, 25b bilden somit ein Getriebechassis für das Getriebe, wobei Bewegtteile des Getriebes innerhalb einer Ausnehmung zwischen den Lagerwangen 25a, 25b gehalten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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