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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung mit einer Unterbrechereinheit, welche ein erstes und ein zweites Schaltkontaktstück aufweist, wobei die beiden Schaltkontaktstücke unter Bildung einer Schaltstrecke relativ zueinander bewegbar sind und zumindest eines der Schaltkontaktstücke innerhalb eines Hohlkörpers, insbesondere innerhalb eines rotationssymmetrischen Hohlkörpers positioniert ist.
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Eine derartige Schaltanordnung ist beispielsweise aus der Europäischen Patentschrift
EP 1 226 597 B1 bekannt. Dort ist eine Schaltanordnung mit einer Unterbrechereinheit, welche ein erstes sowie ein zweites Schaltkontaktstück aufweist, beschrieben. Die beiden Schaltkontaktstücke sind unter Bildung einer Schaltstrecke relativ zueinander bewegbar, wobei eines der Schaltkontaktstücke innerhalb eines Hohlkörpers angeordnet ist. Der Hohlkörper erstreckt sich dabei im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse.
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Die bekannte Anordnung ist stark abstrahiert beschrieben. Die bekannte Schaltanordnung gibt nicht an, wie ein kostengünstiger Verbund des innerhalb des Hohlkörpers zu positionierenden Schaltkontaktstückes praktisch auszuführen wäre.
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So ergibt sich als Aufgabe, eine geeignete Konstruktion zur Positionierung des Schaltkontaktstückes anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Schaltanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Schaltkontaktstück über eine den Hohlkörper querende an gegenüberliegenden Abschnitten des Hohlkörpers verspannte Quertraverse abgestützt ist.
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Das innerhalb eines Hohlkörpers zu positionierende Schaltkontaktstück kann beispielsweise ein Nennstromkontaktstück oder ein Lichtbogenkontaktstück sein. Der Hohlkörper kann beispielsweise ein Kapselungsgehäuse sein, welches die Unterbrechereinheit umgibt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Hohlkörper beispielsweise ein Strombahnabschnitt z. B. der Unterbrechereinheit ist, welcher einer Zuführung eines elektrischen Stromes zu dem innerhalb des Hohlkörpers positionierten Schaltkontaktstück dient. Nutzt man nunmehr eine Quertraverse, welche an gegenüberliegenden Abschnitten des Hohlkörpers verspannt ist, so ist die Möglichkeit gegeben, den Hohlkörper beispielsweise durch ein Halbzeug auszubilden, wobei die Quertraverse nachträglich mit dem Hohlkörper winkelstarr verbunden wird. Über die Quertraverse ist es möglich, das Schaltkontaktstück im Inneren des Hohlkörpers zu positionieren. Bevorzugt kann eine Anordnung von Hohlkörper und Schaltkontaktstück derart vorgesehen sein, dass diese im Wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet sind. Beispielsweise kann der Hohlkörper ein rotationssymmetrischer und/oder hohlzylindrischer Hohlkörper sein, wobei das Schaltkontaktstück seinerseits ein Rotationskörper und/oder zylindrischer Körper sein kann, so dass die Rotationsachsen/Zylinderachsen von Hohlkörper und Schaltkontaktstück nach einer Lagerung desselben an der Quertraverse bevorzugt koaxial zueinander ausgerichtet sind. Eine Quertraverse kann sich stegartig durch eine Hohlausnehmung des Hohlkörpers zwischen entgegengesetzt zueinander ausgerichteten Abschnitten einer Wandung des Hohlkörpers erstrecken. Die Quertraverse sollte endseitig, bevorzugt beidseitig am Hohlkörper abgestützt sein. Durch eine Kontaktierung der Quertraverse mit einer Wandung des Hohlkörpers ist es weiter möglich, eine elektrische Strombahn von dem Hohlkörper zu der Quertraverse auszubilden. Dazu kann der Hohlkörper beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein. Weiterhin kann die Quertraverse vorteilhaft elektrisch leitfähig ausgeführt sein, so dass von dem Hohlkörper über die Quertraverse zu dem an der Quertraverse gelagerten Schaltkontaktstück ein Strompfad gebildet ist. Der Hohlkörper sowie die Quertraverse sollten dabei dauerhaft das gleiche elektrische Potential führen, beispielsweise kann dies durch ein elektrisches Kontaktieren von Hohlkörper und Quertraverse in zumindest einem der Endbereiche der Quertraverse erreicht werden. So ist es beispielsweise möglich, den Hohlkörper als Strompfad zu nutzen und über die Quertraverse den elektrischen Strompfad zu dem Schaltkontaktstück fortzuführen, welches an der Quertraverse abgestützt ist. Somit ist es möglich, außerhalb des Hohlkörpers eine elektrische Kontaktierung desselben vorzunehmen und in das Innere des Hohlkörpers einen Strompfad über die Quertraverse bis zu dem Schaltkontaktstück auszubilden. Die Quertraverse kann stabförmig, beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein, wobei auch eine rotationssymmetrische Quertraverse mantelseitig ebene Bereiche aufweisen kann, um beispielsweise das Schaltkontaktstück aufzunehmen. Dazu kann die Quertraverse beispielsweise querschnittsreduzierende Ausnehmungen oder Anformungen, die eine entsprechende Querschnittsvergrößerung bewirken, aufweisen. Das Schaltkontaktstück kann dabei beispielsweise als Lichtbogenkontaktstück dienen und relativ zum Hohlkörper bewegbar angeordnet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Schaltkontaktstück winkelstarr zum Hohlkörper positioniert ist. Der Hohlkörper seinerseits kann als Nennstromkontaktstück des in seinem Inneren positionierten Schaltkontaktstückes dienen. So ist es beispielsweise möglich, das im Inneren des Hohlkörpers angeordnete Schaltkontaktstück mit einem weiteren Schaltkontaktstück bei einem Einschaltvorgang voreilend gegenüber jeweils zugehörigen Nennstromkontaktstücken zu schließen und bei einem Ausschaltvorgang nacheilend gegenüber zugehörigen Nennstromkontaktstücken zu öffnen. Somit werden mögliche Lichtbögen bei einem Ein- bzw. Ausschalten eines Strompfades gezielt an den Schaltkontaktstücken geführt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Hohlkörper ein Hohlzylinder ist.
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Eine Verwendung eines hohlzylindrischen Hohlkörpers ermöglicht es, kostengünstig Halbzeuge zu nutzen, um eine Stromzuführung zu dem im Inneren des Hohlkörpers angeordneten Schaltkontaktstück zu nutzen. Ein Hohlzylinder kann beispielsweise auch genutzt werden, um eine teleskopartig längenveränderbare Struktur auszuformen. Weiterhin ist durch eine hohlzylindrische Struktur eine stetige Innenwandung im Hohlzylinder gegeben. Die Quertraverse kann im axialen Verlauf an verschiedenen Positionen längs der Zylinderachse des Hohlkörpers verspannt werden.
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Ein Verspannen der Quertraverse kann beispielsweise kraft- oder formschlüssig erfolgen, so dass die Quertraverse in einfacher Weise montiert werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Quertraverse auszutauschen. So ergibt sich eine reparaturfreundliche Schaltanordnung.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Quertraverse auf einem Durchmesser des Hohlkörpers liegt.
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Die Anordnung der Quertraverse auf einem Durchmesser eines Hohlkörpers mit in einer Projektion kreisförmigen Hüllkontur ermöglicht es, die Position des Schaltkontaktstückes relativ beliebig im Inneren des Hohlkörpers zu platzieren. Insbesondere bei einer rotationssymmetrischen Ausbildung von Hohlkörper und Schaltkontaktstück kann eine koaxiale Positionierung des Schaltkontaktstückes vorgenommen werden. Das Schaltkontaktstück kann seinerseits beispielsweise bolzenförmig ausgeführt sein, wobei eine Bolzenlängsachse koaxial zur Rotationsachse/Zylindersachse des Hohlkörpers ausgerichtet sein sollte. Somit ergibt sich eine dielektrisch günstige Gestalt, um eine Unterbrechereinheit auszubilden. Derartige Unterbrechereinheiten können beispielsweise auch im Hoch- und Höchstspannungsbereich Einsatz finden. Durch eine Positionierung der Quertraverse auf einem Durchmesser ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, das Schaltkontaktstück auch außermittig an der Quertraverse zu positionieren. Somit ergibt sich eine größere Varianz bei einer Kombination von Hohlkörper und Quertraverse. Weiterhin ist eine Positionierung der Quertraverse auf einem Durchmesser von Vorteil, um zwischen Quertraverse und Innenwandung des Hohlkörpers verbleibende Freiräume symmetrisch um die Quertraverse herum zu verteilen. So ist es beispielsweise möglich, den Hohlkörper zu nutzen, um beispielsweise Fluide wie Schaltgase oder Isoliergase im Inneren des Hohlkörpers zuleiten und die Quertraverse umfließen zu lassen. So ist beispielsweise eine verbesserte Kühlung des an der Quertraverse gelagerten Schaltkontaktstückes sowie der Quertraverse selbst ermöglicht. Thermische Energie kann vereinfacht durch ein im Inneren des Hohlkörpers strömendes Fluid transportiert werden. Eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht eine größere Strombelastbarkeit, so dass auch größere Ströme von dem Hohlkörper über die Quertraverse zu dem Schaltkontaktstück transportiert werden können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erste Schaltkontaktstück stabförmig koaxial zur Zylinderachse des Hohlzylinders angeordnet ist.
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Ein stabförmiges erstes Schaltkontaktstück ist beispielsweise mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen, wobei an einem freien Ende des ersten Schaltkontaktstückes ein Kontaktierungsbereich des ersten Schaltkontaktstückes befindlich ist. Eine Positionierung koaxial zur Zylinderachse ermöglicht es, entweder das erste Schaltkontaktstück relativ zum Hohlzylinder zu bewegen oder auch eine Bewegung eines zweiten Schaltkontaktstückes relativ zum ersten Schaltkontaktstück zu ermöglichen. Eine koaxiale Anordnung stellt weiter eine dielektrisch stabile Konstruktion dar.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erste Schaltkontaktstück stirnseitig auf der Quertraverse aufsitzt.
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Ein stirnseitiger Verbund des ersten Schaltkontaktstückes mit der Quertraverse ermöglicht es, die insbesondere stabförmige Quertraverse und das erste Schaltkontaktstück im Wesentlichen lotrecht zueinander auszurichten, so dass zur Kontaktierung mit der Quertraverse nur ein kleiner Auflagebereich zwischen Schaltkontaktstück und Quertraverse vorzusehen ist. Somit ergeben sich Möglichkeiten von querschnittsreduzierten Hohlkörpern, welche sich im Wesentlichen koaxial zu einer Rotationsachse erstrecken.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Quertraverse und das erste Schaltkontaktstück verschraubt sind.
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Ein Verschrauben von Quertraverse und erstem Schaltkontaktstück ermöglicht, diskrete Baugruppen auszubilden, wobei, je nach Gestalt der Schaltanordnung, verschiedene Quertraversen und verschiedene erste Schaltkontaktstücke untereinander austauschbar sind. Somit ergibt sich ein modularer Aufbau der Schaltanordnung. Ein Verschrauben weist weiterhin den Vorteil auf, dass das erste Schaltkontaktstück und die Quertraverse lösbar miteinander verbunden sind und bei einem Abnutzen beispielsweise des ersten Schaltkontaktstückes z. B. durch das Auftreten von Schaltlichtbögen das erste Schaltkontaktstück auswechselbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Quertraverse aus radialer Richtung mit dem Hohlkörper verschraubt ist.
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Ein Verschrauben der Quertraverse unterstützt den modularen Aufbaugedanken einer Schaltanordnung. So ist es möglich, den Hohlkörper mit der Quertraverse zu verschrauben und die Quertraverse wiederum ihrerseits mit dem ersten Schaltkontaktstück zu verschrauben. Somit wird die Varianz der Kombination verschiedenartigster Quertraversen, verschiedenartigster erster Schaltkontaktstücke sowie verschiedenartigster Hohlkörper vergrößert und weiter die Reparaturfreundlichkeit der Schaltanordnung erhöht. Ein Verspannen mittels Schrauben weist den Vorteil auf, dass aus radialer Richtung Kräfte zur Verspannung der Quertraverse beispielsweise von der äußeren Oberfläche des Hohlkörpers aus vorgenommen werden können. Beispielsweise kann zum Verschrauben der Quertraverse eine eine Hohlkörperwandung durchsetzende Ausnehmung vorgesehen sein, in welche zum Verschrauben ein Bolzen einsetzbar ist. Dadurch wird die Montierbarkeit der Quertraverse innerhalb des Hohlkörpers weiter verbessert, da in den Innenraum des Hohlkörpers zum Verschrauben der Quertraverse nicht eingegriffen werden muss. Beispielsweise können Einsenkungen an der Ausnehmung vorgesehen sein, so dass auch ein dielektrisch bündiges Abschließen von Bolzenköpfen bzw. Muttern in der äußeren Oberfläche des Hohlkörpers gegeben ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Quertraverse mit dem Hohlkörper verzapft ist.
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Die Quertraverse kann mit einem entsprechenden Zapfen versehen sein, welcher formkomplementär in eine Ausnehmung des Hohlkörpers eingreift. So ist es in einfacher Form möglich, die Position der Quertraverse innerhalb des Hohlkörpers festzulegen. Zum Weiteren wird der zum Kontaktieren von Quertraverse und Hohlkörper vorgesehene Oberflächenbereich durch eine Verzapfung vergrößert. Ein Zapfen einer Quertraverse kann beispielsweise in einen Schlitz (Ausnehmung) des Hohlkörpers hineinragen und dort beispielsweise mittels eines Bolzens verspannt sein. Durch eine entsprechende Formgebung des Zapfens sowie des beispielsweise den Zapfen aufnehmenden Schlitzes kann auch eine Zwangsführung der Quertraverse am Hohlkörper hervorgerufen werden, so dass beispielsweise die Relativlage von Quertraverse und Hohlkörper eindeutig definiert ist. Zapfen können beispielsweise im Wesentlichen rechteckige Profile aufweisen, die in entsprechenden Nuten bzw. Ausnehmungen mit formkomplementärem Profil eingreifen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Quertraverse durch eine mantelseitige Ausnehmung in das Innere des Hohlkörpers eingesetzt wird und ein Zapfen der Quertraverse in einen Schlitz eingeschwenkt wird.
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Eine Quertraverse kann beispielsweise über eine mantelseitige Ausnehmung in das Innere des Hohlkörpers eingeführt werden. Die Ausnehmung kann dabei im Wesentlichen radial zu einer Rotationsachse des Hohlkörpers ausgerichtet sein, so dass die Quertraverse im Wesentlichen lotrecht zur Rotationsachse des Hohlkörpers ausgerichtet ist. Mittels eines Schlitzes kann ein Zapfen der Quertraverse einen formkomplementären Verbund zwischen Quertraverse und Hohlkörper sicherstellen. Nutzt man nunmehr die Ausnehmung und verbindet diese mit einem Schlitz, in welchen der Zapfen eingeschwenkt wird, so kann eine Montagebewegung zunächst in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Hohlkörpers vorgenommen werden, wobei ein Verschwenken, beispielsweise um die Rotationsachse herum, vorgenommen werden kann. Somit ist die Montage in einem Zuge möglich und durch die formkomplementäre Ausgestaltung von Zapfen und Schlitz ist auch eine eindeutige Winkellage zwischen Quertraverse und Hohlkörper eingehalten. So ist es einfach möglich, eine Zwangslage für das an der Quertraverse abzustützende erste Schaltkontaktstück zu erzwingen.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Bolzen sich an Wangen des Schlitzes abstützend mit der Quertraverse verspannt ist.
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Über einen Bolzen ist es möglich, die Quertraverse mit dem Hohlkörper zu verspannen. Wangen des Schlitzes können genutzt werden, um den Bolzen respektive einen Bolzenkopf/eine Mutter abzustützen und ein Verspannmoment zwischen Quertraverse und Hohlkörper zu erzeugen. Beispielsweise kann der Bolzen ein Kraftmoment in radialer Richtung zur Rotationsachse des Hohlkörpers erzeugen.
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Durch ein Einschwenken eines Zapfens in einen Schlitz kann eine Art Bajonettverschluss der Quertraverse in dem Hohlkörper erzielt werden. So kann beispielsweise eine axiale Bewegbarkeit der Quertraverse eingeschränkt werden. Durch ein Verspannen von Quertraverse und Hohlkörper kann der Sitz des bajonettartigen Verschlusses gesichert werden.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Schlitz in der Ausnehmung mündet.
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Gehen der Schlitz und die Ausnehmung ineinander über, so ist es möglich, zum einen die Ausnehmung zu nutzen, um die Quertraverse in das Innere des Hohlkörpers zu verbringen und gleichzeitig ein Auslenken der Quertraverse aus der Ausnehmung vorzunehmen und die Quertraverse in den Schlitz übergleiten zu lassen. Vorteilhafterweise sollte dazu die Ausnehmung eine größere Ausdehnung aufweisen als der Schlitz, beispielsweise sollte die Ausdehnung in einer Richtung, die quer zur Schwenkebene liegt, größer sein als die Ausdehnung des Schlitzes. Der Schlitz kann als Teil der Ausnehmung ausgeführt sein.
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Durch eine derartige Ausgestaltung ist es möglich, den Schlitz beispielsweise als Verdrehsicherung für die Quertraverse zu nutzen. Beispielsweise kann die Quertraverse einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisen, zu welchem korrespondierend der Querschnitt der Ausnehmung gewählt ist. Der Schlitz wiederum weist eine geringere Dimension auf, um beispielsweise endseitig messerartig ausgebildete Zapfen jeweils in den Schlitz eingleiten zu lassen. Durch eine plattenartige Messerform der Zapfen kann zusätzlich eine Verdrehsicherung im Schlitz realisiert sein.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Montage einer Quertraverse zum Stützen eines Schaltkontaktstückes im Inneren eines insbesondere rotationssymmetrischen Hohlkörpers einer Unterbrechereinheit einer Schaltanordnung anzugeben.
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Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass bei einem Verfahren der vorstehend genannten Art die Quertraverse durch eine mantelseitige Ausnehmung in das Innere des Hohlkörpers eingeführt wird und ein Zapfen der Quertraverse in einen Schlitz eingeschwenkt wird.
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Durch ein Einschwenken eines Zapfens in einen Schlitz kann zum einen eine Sicherung der Position der Quertraverse an dem Hohlkörper vorgenommen werden. Beispielsweise können bei einer sich im Wesentlichen bolzenförmig erstreckenden Quertraverse die Endseiten querschnittsreduziert ausgebildet sein, so dass Zapfen entstehen. Ein Einschwenken dieser Zapfen in entsprechende Schlitze des Hohlkörpers kann durch eine Rotation der Quertraverse vorgenommen werden. Durch das Einschwenken kann ein Herausgleiten der Quertraverse in radialer Richtung bezüglich der Rotationsachse des Hohlkörpers verhindert werden. An den Zapfen begrenzende Schultern können dies verhindern, indem sich diese an der innenwändigen Fläche des Hohlkörpers abstützen. Zusätzlich kann auch eine axiale Lagesicherung der Quertraverse am Hohlkörper erzielt werden.
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Vorteilhafterweise kann bei einem Verfahren weiterhin vorgesehen sein, dass die Quertraverse um eine Rotationsachse des Hohlkörpers geschwenkt wird.
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Ein Schwenken um eine Rotationsachse des Hohlkörpers ermöglicht es, zunächst aus radialer Richtung von außen durch eine Ausnehmung eine Quertraverse in das Innere des Hohlkörpers einzuschieben und dort ein Schwenken um die Rotationsachse des Hohlkörpers selbst hervorzurufen, so dass die Quertraverse aus der Ausnehmung in der Wandung, welche zum Einführen der Quertraverse diente, heraus bewegt und stattdessen ein Zapfen in eine schlitzartige Ausnehmung eingeführt wird. Beispielsweise können schlitzartige Ausnehmungen auch als Nuten oder durchgängige Durchbrechungen einer Mantelwandung des Hohlkörpers ausgebildet sein. Durch das Verschwenken wird die Quertraverse in dem Hohlkörper verriegelt und so bevorzugt an einem axialen, gegebenenfalls auch an einer Bewegung in radialer Richtung gehindert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Quertraverse an dem Schlitz verspannt wird.
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Ein Verspannen der Quertraverse an einem Schlitz ermöglicht es, mit Erreichen der Endlage der Quertraverse (Verriegelungslage), diese an einem unerwünschten Rückbewegen zu hindern. Eine Verspannung kann beispielsweise mittels Bolzen, die Gewinde tragen, vorgenommen werden. Es kann jedoch auch eine anderweitige Verspannung, beispielsweise durch Spannschlösser oder ähnliches, vorgenommen werden. Über die Verspannung wird zum einen eine Lagesicherung der Quertraverse relativ zum Hohlkörper vorgenommen, zum anderen kann über die Verspannung auch ein Kontaktandruck von Quertraverse und Hohlkörper vorgenommen werden, so dass ein Übergangswiderstand zwischen Hohlkörper und Quertraverse vergleichsweise gering ist. Somit ist die Möglichkeit gegeben, die Quertraverse in einen Strompfad einzubinden, welcher einer Zuführung eines elektrischen Stromes zu dem im Inneren des Hohlkörpers positionierten Schaltkontaktstück dient. Ein Schaltkontaktstück kann vorteilhaft nach erfolgter Verspannung der Quertraverse an der Quertraverse verspannt werden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigen die
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1 eine Außenansicht einer Unterbrechereinheit in einem Kapselungsgehäuse, die
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2 einen Schnitt durch einen Hohlkörper nebst Quertraverse der Unterbrechereinheit, die
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3 eine perspektivische Ansicht einer Quertraverse und die
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4 ein Detail der Verbindungsmöglichkeit von Quertraverse und Hohlkörper.
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Die 1 zeigt eine Außenansicht einer Unterbrechereinheit 1, wie sie innerhalb eines Kapselungsgehäuses 2 angeordnet sein kann. Das Kapselungsgehäuse 2 ist vorliegend aus elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise einem Aluminiumguss, gebildet und führt Erdpotential. Das Kapselungsgehäuse 2 ist fluiddicht ausgebildet, so dass im Inneren des Kapselungsgehäuses 2 ein Isoliermedium eingekapselt werden kann. Als Isoliermedien eignen sich Fluide. Insbesondere elektrisch isolierende Gase, die unter einem Überdruck im Inneren des Kapselungsgehäuses 2 gesetzt sind, weisen stabile elektrische Isolationseigenschaften auf. Beispielsweise können Schwefelhexafluorid, Stickstoff, Kohlendioxid gasförmig eingesetzt werden. Derartige Stoffe können jedoch auch, zumindest teilweise oder vollständig in flüssiger Form im Inneren des Kapselungsgehäuses 2 vorliegen. Das elektrisch isolierende Fluid umspült und durchspült die im Inneren des Kapselungsgehäuses 2 angeordnete Unterbrechereinheit 1.
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Die Unterbrechereinheit 1 ist über Stützisolatoren 3 elektrisch isoliert am Kapselungsgehäuse 2 abgestützt. Dadurch ist eine Potentialtrennung gegenüber dem Kapselungsgehäuse 2 realisiert, so dass dieses beispielsweise mit Erdpotential beaufschlagt werden kann. Eine derartige Anordnung nennt man auch eine Dead Tank Anordnung, da elektrisch aktive Teile vollständig innerhalb eines auf neutralem elektrischen Potential (Erdpotential) liegenden Kapselungsgehäuses 2 eingehaust sind. Alternativ kann die Ausgestaltung des Kapselungsgehäuses auch als so genannte Live Tank Ausführung vorgesehen sein, wobei dort das Kapselungsgehäuse im Wesentlichen elektrisch isolierend ausgebildet ist und seinerseits eine Stütz- und Haltefunktion für innerhalb des Kapselungsgehäuses angeordnete Unterbrechereinheit 1 übernimmt. Ein Kapselungsgehäuse einer Live Tank Ausführung ist seinerseits elektrisch isoliert zu halten.
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Die Unterbrechereinheit 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut und längs einer Rotationsachse 4 ausgerichtet. Die Rotationsachse 4 ist beispielsweise auch bei einer im Wesentlichen rotationssymmetrischen Ausgestaltung des Kapselungsgehäuses 2 geeignet, um das Kapselungsgehäuse 2 koaxial zu dieser Rotationsachse 4 auszurichten.
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Die Unterbrechereinheit 1 weist einen ersten Hohlkörper 5 sowie einen zweiten Hohlkörper 6 auf. Die beiden Hohlkörper 5, 6 sind vorliegend als Hohlzylinder ausgebildet, welche die äußere Kontur der Unterbrechereinheit 1 begrenzen. Zwischen den beiden Hohlkörpern 5, 6 erstreckt sich eine Schaltstrecke (Spalt 7) der Schaltanordnung. Entsprechend sind die beiden Hohlkörper 5, 6 in AUS-Stellung voneinander elektrisch isoliert. Ein zwischen den beiden Hohlkörpern 5, 6 stirnseitig befindlicher Spalt 7 ist von einer Isolierstoffdüse 8 durchsetzt. Alternativ kann der Spalt 7 auch von weiteren, beispielsweise die beiden Hohlkörper 5, 6 winkelstarr miteinander verbindenden und fluchtend ausrichtenden elektrisch isolierenden Halteelementen wie Isolierstoffrohren, Isolierstoffstangen oder ähnlichem überbrückt sein. An dem von dem Spalt 7 abgewandten stirnseitigen Ende des zweiten Hohlkörpers 6 ist eine Antriebstange 9 in das Innere des zweiten Hohlkörpers 6 eingeführt. Die Antriebsstange 9 durchsetzt eine Wandung des Kapselungsgehäuses 2 fluiddicht. Somit ist es möglich, außerhalb des Kapselungsgehäuses 1 eine Bewegung zu erzeugen und diese über die Antriebsstange 9, das Kapselungsgehäuse 2 fluiddicht passierend, in das Innere der Unterbrechereinheit 3 einzuleiten.
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Die beiden Hohlkörper 5, 6 sind jeweils mit Anschlussleitungen 10a, 10b elektrisch leitend kontaktiert. Über die Anschlussleitungen 10a, 10b ist ein Strompfad unter Nutzung der Unterbrechereinheit 1 auftrennbar bzw. durchschaltbar. Die Anschlussleitungen 10a, 10b sind elektrisch isoliert durch das Kapselungsgehäuse 2 hindurchgeführt, so dass außerhalb des Kapselungsgehäuses 2 über die Anschlussleitungen 10a, 10b eine Einbindung der Unterbrechereinheit 1 bzw. der Schaltanordnung in ein Elektroenergieübertragungsnetz vorgenommen werden kann. Eine derartige Einbindung kann verschiedenartig ausgeführt sein, beispielsweise können die Anschlussleitungen 10a, 10b mit Freileitungen verbunden werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass weitere Kapselungsgehäuse sich an das Kapselungsgehäuse 2 anschließen, um die Anschlussleitungen 10a, 10b gegebenenfalls ebenfalls druckisoliert zu weiteren Baugruppen zu führen.
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Im Weiteren soll nunmehr anhand der 2 der Aufbau im Inneren der beiden Hohlkörper 5, 6 der Unterbrechereinheit 1 näher beschrieben werden. Dazu ist in der 2 eine Schnittdarstellung gezeigt. In der Schnittdarstellung ist der erste Hohlkörper 5 ausschnittsweise erkenntlich, welcher im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeformt und koaxial zur Rotationsachse 4 ausgerichtet ist. Weiterhin ist der zweite Hohlkörper 6 ausschnittsweise in der 2 erkenntlich, wobei der zweite Hohlkörper 6 ebenfalls als Hohlzylinder ausgeführt ist, welcher ebenfalls koaxial zur Rotationsachse 4 ausgerichtet ist. Die beiden Hohlkörper 5, 6 sind an den einander zugewandten Stirnseiten beabstandet zueinander angeordnet, wobei zwischen den Stirnseiten der beiden Hohlkörper 5, 6 ein von elektrisch isolierendem Fluid durchfluteter Spalt 7 erkenntlich ist. Sowohl der zweite Hohlkörper 6 als auch der erste Hohlkörper 5 sind ortsfest positioniert. Am ersten Hohlkörper 5 sind ein erstes Schaltkontaktstück 11 sowie ein erstes Nennstromkontaktstück 12 angeordnet. Das erste Schaltkontaktstück 11 ist dabei bolzenförmig ausgeformt und koaxial zur Rotationsachse 4 ausgerichtet. Der Querschnitt des ersten Schaltkontaktstückes 11 ist dabei kleiner als die Hohlausnehmung des ersten Hohlkörpers 5, so dass der erste Hohlkörper 5 das erste Schaltkontaktstück 5 außenmantelseitig beabstandet umgreift. An der dem zweiten Hohlkörper 6 zugewandten Stirnseite ist der erste Hohlkörper 5 als erstes Nennstromkontaktstück 12 ausgebildet. Dazu ist der erste Hohlkörper 5 mehrteilig ausgeführt, wobei an dem stirnseitigen Ende mehrere flexible Kontaktfinger 13 eine Kontaktbuchse bilden, um einen Kontaktbereich des ersten Nennstromkontaktstückes 12 darzustellen. In Richtung des zweiten Hohlkörpers 6 überragt die Stirnseite des ersten Schaltkontaktstückes 11 das erste Nennstromkontaktstück 12, so dass in axialer Richtung ein Hervorragen des ersten Schaltkontaktstückes 11 über den Kontaktbereich der flexiblen Kontaktfinger 13 erfolgt.
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Der zweite Hohlkörper 6 ist ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildet und koaxial zur Rotationsachse 4 ausgebildet. Der zweite Hohlkörper 6 ist ortsfest gelagert, wobei in seinem Innenmantelbereich ein zweites Schaltkontaktstück 14 sowie ein zweites Nennstromkontaktstück 15 bezüglich der Rotationsachse 4 axial verschieblich gelagert sind. Das zweite Nennstromkontaktstück 15 ist teleskopierbar an der Innenmantelfläche des zweiten Hohlkörpers 6 abgestützt. In einem in der 2 nicht dargestellten Bereich sind sowohl das zweite Nennstromkontaktstück 15 sowie das zweite Schaltkontaktstück 14 mit der Antriebsstange 9 verbunden, so dass eine gemeinsame Bewegung von zweitem Schaltkontaktstück 14 sowie zweitem Nennstromkontaktstück 15 durch eine Bewegung der Antriebsstange 9 initiiert werden kann. Das zweite Nennstromkontaktstück 15 ist außenmantelseitig vom dem zweiten Hohlkörper 6 umgriffen. Das zweite Schaltkontaktstück 14 wiederum ist seinerseits von dem zweiten Nennstromkontaktstück 15 sowie von dem zweiten Hohlkörper 6 umgriffen. So sind der zweite Hohlkörper 6, das zweite Schaltkontaktstück 14 sowie das zweite Nennstromkontaktstück 15 koaxial zur Rotationsachse 4 ausgerichtet, wobei das zweite Nennstromkontaktstück 15 sowie das zweite Schaltkontaktstück 14 bezüglich der Rotationsachse 4 axial verschieblich gelagert sind. Gemeinsam mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 15 sowie dem zweiten Schaltkontaktstück 14 ist eine Isolierstoffdüse 16 bewegbar, welche winkelstarr mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 15 verbunden ist und den Spalt 7 im ausgeschalteten Zustand der Schaltanordnung überspannt (siehe 1, siehe 2). Die Isolierstoffdüse 16 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und koaxial zur Rotationsachse 4 ausgerichtet. Mit ihrem in Richtung des ersten Hohlkörpers 5 ragenden Ende ist die Isolierstoffdüse 16 innenmantelseitig am ersten Hohlkörper 5 anliegend gleitend gelagert, so dass bei einer Schaltbewegung von zweitem Nennstromkontaktstück 15 sowie zweitem Schaltkontaktstück 14 eine Bewegung der Isolierstoffdüse 16 gemeinsam mit diesen erfolgen kann, wobei eine Führung der Isolierstoffdüse 16 innenwändig an dem ersten Hohlkörper 5 erfolgt. Das zweite Schaltkontaktstück 14 ist vorliegend im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und weist an seinem dem ersten Schaltkontaktstück 11 zugewandten Ende eine buchsenförmige Öffnung auf, in welche das erste Schaltkontaktstück 11 formkomplementär eintauchen kann. Das zweite Nennstromkontaktstück 15 weist eine kreiszylindrische Außenmantelfläche auf, auf welche die flexiblen Kontaktfinger 13 des ersten Nennstromkontaktstückes 12 auffahren können. Analog zur geometrischen Anordnung von erstem Schaltkontaktstück 11 sowie erstem Nennstromkontaktstück 12 überragt der Kontaktbereich des zweiten Schaltkontaktstückes 14 den Kontaktbereich des zweiten Nennstromkontaktstückes 15 in Richtung des ersten Hohlkörpers 5. Dadurch ist bei einem Einschaltvorgang sichergestellt, dass zunächst die beiden Schaltkontaktstücke 11, 14 einander kontaktieren und zeitlich darauf folgend die beiden Nennstromkontaktstücke 12, 15 einander kontaktieren. Im Ausschaltfalle trennen sich zunächst die beiden Nennstromkontaktstücke 12, 15 und zeitlich darauf folgend die beiden Schaltkontaktstücke 11, 14. So ist sichergestellt, dass Vorüberschläge bei einem Einschalten bzw. Ausschaltlichtbögen bei einem Ausschalten bevorzugt an den Schaltkontaktstücken 11, 14 geführt sind, so dass die Nennstromkontaktstücke 12, 15 vor Kontakterosion geschützt sind.
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Zur Positionierung des ersten Schaltkontaktstückes 11 relativ zum ersten Hohlkörper 5 ist eine Quertraverse 17 vorgesehen. Vorliegend sind das erste Schaltkontaktstück 11 sowie das erste Nennstromkontaktstück 12 relativ zueinander ortsfest angeordnet. Dazu ist das erste Nennstromkontaktstück 11 mit der Quertraverse 17 verschraubt. Die Quertraverse 17 ist im Wesentlichen auf einem Durchmesser des ersten Hohlkörpers 5 liegend winkelstarr mit diesem verbunden. Die Quertraverse 17 ist somit im Wesentlichen lotrecht zu der Rotationsachse 4 ausgerichtet, wobei die Längsachse 19 der Quertraverse 17 die Rotationsachse 4 bevorzugt schneidet.
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Die Quertraverse 17 stützt sich an der Wandung des ersten Hohlkörpers 5 ab. Dazu weist die Quertraverse 17 an ihren Endseiten jeweils Zapfen 20, 21 auf, welche in formkomplementär ausgebildeten Schlitzen 24, 25 im ersten Hohlkörper 5 gelagert sind. Die Zapfen 20, 21 greifen dabei in die Schlitze 24, 25 ein. Mittels Bolzen 18 ist die Quertraverse 17 am ersten Hohlkörper 5 verspannt. Über die Quertraverse 17 sind der erste Hohlkörper 5 und das erste Schaltkontaktstück 11 miteinander elektrisch leitend kontaktiert.
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Neben einem winkelstarren Verbund von Quertraverse 17 und erstem Schaltkontaktstück 11 kann auch vorgesehen sein, dass die Quertraverse 17 einer zumindest teilweisen Lagerung eines Getriebes dient, um beispielsweise eine Bewegung des ersten Schaltkontaktstückes 11 relativ zum ersten Hohlkörper 5 zu ermöglichen.
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Der Aufbau der Quertraverse 17 ist in der 3 dargestellt. Die Quertraverse 17 ist elektrisch leitfähig. In der perspektivischen Ansicht wird deutlich, dass die Quertraverse 17 aus einem zylindrischen Grundkörper gefertigt ist. Die Quertraverse 17 weist vorliegend eine zylindrische Grundstruktur mit kreisförmigem Querschnitt auf. Die Quertraverse 17 erstreckt sich längs einer Längsachse 19. Die Längsachse 19 ist in der Einbaulage der Quertraverse 17 lotrecht zur Rotationsachse 4 ausgerichtet und schneidet diese idealerweise. An den stirnseitigen Enden sind durch Querschnittsreduzierung an der Quertraverse 17 ein erster Zapfen 20 sowie ein zweiter Zapfen 21 ausgebildet. Die beiden Zapfen 20, 21 weisen im Wesentlichen messerförmige Strukturen auf, so dass diese in entsprechend formkomplementäre Schlitze 24, 25 einschiebbar sind, wodurch eine Rotation der Quertraverse 17 um ihre Längsachse 19 unterbunden ist. Stirnseitig in dem ersten Zapfen 20 sowie stirnseitig in dem zweiten Zapfen 21 sind jeweils fluchtend zur Längsachse 19 Gewindebohrungen in die Quertraverse 17 eingebracht, so dass mittels Bolzen 18 ein Verspannen der Quertraverse 17 am ersten Hohlkörper 5 vorgenommen werden kann. Zentrisch sind im vorliegenden Falle Abplattungen an der Quertraverse 17 vorgesehen. Vorliegend sind diese Abplattungen durch Materialabtragungen in der kreiszylindrischen Struktur des Grundkörpers der Quertraverse 17 vorgenommen. So ist eine ebene Anschlagfläche 22 gebildet, gegen welche das erste Schaltkontaktstück 11 verschraubt werden kann. Dazu ist in der ebenen Anschlagfläche 22 eine Durchgangsbohrung angeordnet, durch welche ein Bolzen hindurchgreifen kann, der in eine stirnseitige Gewindebohrung des ersten Schaltkontaktstückes 11 eingreift und dieses gegen die ebene Anschlagfläche 22 verspannt.
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Anhand der 4 soll im Folgenden eine Montage einer Quertraverse 17 an einem ersten Hohlkörper 5 näher beschrieben werden. An dem ersten Hohlkörper 5 ist mantelseitig in der Hohlzylinderwandung eine Ausnehmung 23 eingebracht. Die Ausnehmung 23 ist im Wesentlichen radial ausgerichtet und weist einen Querschnitt auf, welcher dem Querschnitt der Quertraverse 17 entspricht. Vorliegend ist ein kreisförmiger Querschnitt gewählt, welcher formkomplementär zu dem kreiszylindrischen Grundkörper der Quertraverse 17 ausgeformt ist. Über die Ausnehmung 23 ist es möglich, die Quertraverse 17 aus radialer Richtung in das Innere des ersten Hohlkörpers 5 zu verbringen. Diametral gegenüberliegend zu der Ausnehmung 23 ist am ersten Hohlkörper 5 ein Schlitz 24 (alternativ eine gleichartige Ausnehmung) eingebracht, welcher in Umfangsrichtung des ersten Hohlkörpers 5 verläuft. Somit ist es möglich, dass der erste Zapfen 20 nach Passieren der Ausnehmung 23 in den ersten Schlitz 24 hineinragen kann. In Umfangsrichtung fluchtend zu dem ersten Schlitz 24 diametral gegenüberliegend ist ein zweiter Schlitz 25 vorgesehen, welcher in der Ausnehmung 23 mündet. Somit ist es möglich, nach einem Einfahren des ersten Zapfens 20 in den ersten Schlitz 24 den nunmehr im Bereich der Ausnehmung 23 befindlichen zweiten Zapfen 21 der Quertraverse 17 durch eine Schwenkbewegung, welche um die Rotationsachse 4 des ersten Hohlkörpers 5 erfolgt, aus der Ausnehmung 23 in den zweiten Schlitz 25 überzuschwenken. Es folgt eine entsprechende Schwenkbewegung des ersten Zapfens 20 im ersten Schlitz 24. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der erste Schlitz 24 lediglich als Gegenlager dient, um ein Schwenken der Quertraverse 17 zu ermöglichen und den zweiten Zapfen 21 in den zweiten Schlitz 25 einfahren zu lassen. In diesem Falle erfolgt eine Schwenkbewegung bevorzugt um einen Lagerpunkt im ersten Schlitz 24.
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Sowohl der erste Zapfen 20 als auch der zweite Zapfen 21 gehen jeweils an ihrer Basis in eine Schulter über, welche durch die Formgebung des Grundkörpers der Quertraverse 17 jeweils eine Kreissegmentform aufweisen. Diese Schultern liegen an der Innenwandung des ersten Hohlkörpers 5 an, welche die beiden Schlitze 24, 25 begrenzen. Vorliegend ist außenmantelseitig vorgesehen, dass im Verlauf der Schlitze 24, 25 eine Einsenkung bzw. Aufweitung derselben innerhalb eines Teilabschnittes erfolgt, so dass Bolzenköpfe innerhalb der Aufweitung dielektrisch geschirmt positioniert werden können. Die Bolzen 18 stützen sich dabei an den die Schlitze 24, 25 begrenzenden Körperkanten ab. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass auf ein Einsenken der Bolzenköpfe verzichtet wird, so dass die Bolzenköpfe der Verschraubung der Quertraverse 17 auf der äußeren Mantelfläche des ersten Hohlkörpers 5 aufliegend verschraubt sind. Durch ein Verschrauben beider Zapfen 20, 21 wird die Quertraverse 17 zwischen diametral gegenüberliegenden Flächenabschnitten des ersten Hohlkörpers 5 verspannt. Alternativ kann auch ein einseitiges Sichern einer Quertraverse 17 vorgesehen sein, indem beispielsweise lediglich an einem der Zapfen 20, 21 eine Verschraubung erfolgt. So wird eine einseitige Einspannung der Quertraverse 17 erzielt, welche hinsichtlich eines Ausgleiches von Wärmedehnungen Vorteile bietet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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