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Die Erfindung betrifft eine Überspannungsableiteranordnung mit einer spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung, welche zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben und mittels einer über eine das Gehäuse durchsetzende kinematische Kette betätigbaren Trenneinrichtung schaltbar ist.
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Eine derartige Überspannungsableiteranordnung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 217 310 A1 bekannt. Die dortige Überspannungsableiteranordnung weist eine spannungsabhängige Impedanzeinrichtung auf, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist. Die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung ist über eine Trenneinrichtung schaltbar, wobei zum Betätigen der Trenneinrichtung eine das Gehäuse durchsetzende kinematische Kette Verwendung findet. Bei der bekannten Überspannungsableiteranordnung ist die kinematische Kette in Form einer bewegbaren Zentralstange ausgeführt. Dadurch ist eine einfache und zuverlässige Betätigung der Trenneinrichtung der Überspannungsableiteranordnung gewährleistet. Ein mechanischer Fehler an der Zentralstange kann jedoch zu einem Totalausfall der Überspannungsableiteranordnung führen. Insbesondere eine Reparatur bzw. ein Austausch der Zentralstange macht umfangreiche Montagearbeiten sowohl am Gehäuse als auch an der Trenneinrichtung notwendig.
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Daher ergibt sich als Aufgabe für die Erfindung, eine Überspannungsableiteranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in vereinfachter Form instandsetzbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Überspannungsableiteranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die kinematische Kette eine Koppelanordnung aufweist.
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Eine Überspannungsableiteranordnung ist eine Anordnung, welche in einem Elektroenergieübertragungsnetz eingesetzt werden kann. Ein Elektroenergieübertragungsnetz dient einer Übertragung elektrischer Energie zwischen einer Energiequelle und einer Energiesenke. Dabei sind die Elektroenergieübertragungsnetze hinsichtlich Bemessungswerten ausgelegt. Eine elektrische Isolation ist beispielsweise hinsichtlich einer Bemessungsspannung ausgelegt. Eine Überlastung einer elektrischen Isolation kann zu einer irreparablen Schädigung führen. Zum Schutz kann ein Elektroenergieübertragungsnetz mit einer so genannten Überspannungsableiteranordnung ausgestattet werden, welche im Störfall, also im Falle einer Überschreitung einer Bemessungsspannung einer Reduzierung bzw. Begrenzung einer so genannten Überspannung dient. Dazu kann eine Überspannungsableiteranordnung bedarfsweise einen Ableitstrom über einen Ableitstrompfad fließen lassen. Der Ableitstrompfad kann beispielsweise gegen Erdpotential geschaltet werden. Der Ableitstrompfad kann beispielsweise von einem Phasenleiter zu einem Erdpotential verlaufen. Dabei kann ein Ableitstrompfad eine spannungsabhängige Impedanzeinrichtung aufweisen. In Abhängigkeit einer über der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung anliegenden elektrischen Spannung variiert der Betrag der Impedanz der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung. Eine spannungsabhängige Impedanzeinrichtung kann den Ableitstrompfad zumindest teilweise bilden. Beispielsweise kann die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung als Varistor ausgeführt sein/einen Varistor aufweisen. Ein Varistor weist eine Bemessungsspannung auf, oberhalb welcher er ein niederimpedantes Verhalten aufweist und unterhalb welcher er ein hochimpedantes Verhalten aufweist. Ein Ändern des Impdedanzverhaltens erfolgt in Abhängigkeit einer Spannungsbelastung der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung/des Varistors. In einem einfachen Falle kann die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung beispielsweise eine Pegelfunkenstrecke aufweisen. Bevorzugt werden in der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung Metalloxide eingesetzt, welche ein spannungsabhängiges Impedanzverhalten aufweisen. Geeignet haben sich beispielsweise Zinkoxidelemente, welche eine dauerhafte galvanische Verbindung zwischen dem zu überwachenden elektrischen Potential (beispielsweise Hochspannungspotential eines Phasenleiters) in einem Elektroenergieübertragungsnetz und Erdpotential ausbilden. Bei dieser Bauform kann es zu einem Auftreten eines Leckagestromes kommen.
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Die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung ist weiterhin mit einer Trenneinrichtung verbunden, mittels welcher die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung in Betrieb zu setzen bzw. außer Betrieb zu nehmen ist. Die Trenneinrichtung kann Teil des Ableitstrompfades sein. Bevorzugt können die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung und die Trenneinrichtung elektrisch in Reihe geschaltet werden. Die Trenneinrichtung kann beispielsweise am erdpotentialseitigen Ende der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung im Ableitstrompfad angeordnet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Trenneinrichtung am potentialseitigen Ende des Ableitstrompfades angeordnet ist. Je nach Einsatzort einer Antriebseinrichtung kann diese auf demselben elektrischen Potential der Trenneinrichtung oder auf einem abweichenden elektrischen Potential angeordnet sein. Bedarfsweise kann eine zur Übertragung einer Bewegung einzusetzende kinematische Kette einen elektrisch isolierenden Abschnitt zur Überbrückung einer elektrischen Potentialdifferenz aufweisen. Bevorzugt kann die Trenneinrichtung durch eine konventionelle Schalteinrichtung gebildet sein. Eine konventionelle Schalteinrichtung weist relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke auf, welche miteinander in galvanischen Kontakt bringbar bzw. voneinander trennbar sind. Die Trenneinrichtung kann beispielsweise zu Sicherheitszwecken an der Überspannungsableiteranordnung eingesetzt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Trenneinrichtung beispielsweise zu Prüfzwecken die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung vom Erdpotential abkoppelt bzw. den Ableitstrompfad unterbricht und so ein Ansprechen der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung, beispielsweise bei auftretenden Prüfüberspannungen verhindert.
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Über eine kinematische Kette kann eine Betätigung der Trenneinrichtung erfolgen. Die Betätigung der Trenneinrichtung erfolgt beispielsweise durch das Einkoppeln einer Relativbewegung, auf relativ zueinander bewegbare Schaltkontaktstücke der Trenneinrichtung. Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der beiden Schaltkontaktstücke zu einer Betätigung einer Schaltstrecke der Trenneinrichtung in Bewegung versetzt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beide Schaltkontaktstücke zur Erzeugung einer Relativbewegung bewegt werden. Die Trenneinrichtung sollte dabei so ausgelegt sein, dass ein Betätigen der Trenneinrichtung lediglich im nahezu stromlosen Zustand, d. h. im hochimpedanten Zustand der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung zulässig ist. Entsprechend können kostengünstige Trenneinrichtungen verwendet werden, welche vereinfachte Schaltkontaktstücke aufweisen, die keine zusätzliche Einrichtung zum Löschen von Schaltlichtbögen und dergleichen aufzuweisen brauchen.
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Die kinematische Kette kann die relativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücke bzw. eines der relativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücke mit einer Antriebseinrichtung verbinden, wobei in der Antriebseinrichtung die notwendige Energiewandlung erfolgen kann, um eine Relativbewegung der Schaltkontaktstücke hervorzurufen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung elektrische Energie in mechanische Energie wandeln und so eine Relativbewegung der Schaltkontaktstücke der Trenneinrichtung hervorgerufen werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine beliebige Umsetzung/Wandung einer Energieform erfolgt.
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Eine Koppeleinrichtung kann als Teil der kinematischen Kette wirken. Dazu kann die Koppeleinrichtung beispielsweise ein Maschinenelement (z. B. Welle) aufweisen, welches einer Übertragung einer Bewegung dient. Mittels der Koppeleinrichtung kann ein Auftrennen der kinematischen Kette vorgenommen werden. Die Koppeleinrichtung bildet eine Schnittstelle in der kinematischen Kette.
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Die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung kann beispielsweise einen Varistor oder mehrere parallel geschaltete Varistoren aufweisen. Je nach erwarteter Belastbarkeit kann so ein Ableitstrom auf mehrere Varistoren verteilt werden. Weiterhin kann jeder Varistor auch aus Teilelementen zusammengesetzt werden. Beispielsweise können Blöcke (z. B. Metalloxidblöcke) zu einem Varistor verspannt werden, wobei auch mehrere verspannte Varistoren elektrisch parallel verschaltet werden können. Unabhängig von der Anzahl der elektrisch parallel verschalteten Varistoren kann die kinematische Kette zum Schalten eines oder mehrerer Varistoren genutzt werden. Bevorzugt können über die kinematische Kette gegebenenfalls mehrere Schaltstrecken einer Trenneinrichtung betätigt werden, so dass eine synchrone Betätigung auch mehrerer Schaltstrecken ermöglicht ist.
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Die kinematische Kette kann verschiedene Maschinenelemente aufweisen. Die kinematische Kette dient einer Übertragung von Bewegungsenergie, beispielsweise von einer Antriebseinrichtung bis zu einem relativ bewegbaren Schaltkontaktstück einer Trenneinrichtung. Dabei durchsetzt die kinematische Kette das Gehäuse bzw. eine Wandung des Gehäuses, so dass das Gehäuse eine mechanisch schützende Barriere zwischen Antriebseinrichtung und Trenneinrichtung darstellen kann. Eine Koppelanordnung in der kinematischen Kette gestattet es, die kinematische Kette bedarfsweise aufzulösen, bzw. die kinematische Kette bedarfsweise zu unterbrechen oder zu modifizieren. Beispielsweise kann so ein Wechsel der Antriebseinrichtung ermöglicht werden, ohne die Trenneinrichtung selbst in ihrer Struktur zu beeinflussen bzw. in das Innere des Gehäuses eingreifen zu müssen. Bevorzugt kann die Koppelanordnung auch außerhalb des Gehäuses, d. h. außerhalb des Bereiches des Gehäuses, welcher die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung umgibt, zugänglich sein. Beispielsweise können bei einer Störung einer Antriebseinrichtung Bauteile der Antriebseinrichtung ausgetauscht werden. Die Schutzwirkung des Ableitstrompfades bzw. der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung kann dabei erhalten bleiben. Die Kontaktierung der spannungsabhängigen Impedanzeinrichtung mit Erdpotential, insbesondere über die Trenneinrichtung kann so auch bei einem Austausch bzw. einer Reparatur an der kinematischen Kette erhalten bleiben.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Koppelanordnung eine Welle aufweist.
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Eine Welle ist ein mechanisches Bauteil, welches große Kräfte übertragen kann und dabei eine hohe Steifigkeit aufweist. Des Weiteren ist eine Welle günstig zu lagern. Eine Welle kann auch während einer Drehbewegung gut abgedichtet werden. Insofern kann die Welle genutzt werden, um eine Wandung des Gehäuses, gegebenenfalls gedichtet zu queren. Dabei kann die Welle verschiedene Abschnitte in axialer Richtung aufweisen. Beispielsweise kann die Welle Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten aufweisen, so dass eine gestufte Welle gegeben ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Kugellager, insbesondere mehrere Kugellager axial beabstandet an der Welle angeordnet sind und insbesondere zwischen zwei axial beabstandeten Kugellagern eine Dichtung zum radialen Dichten einer Drehbewegung der Welle angeordnet ist. Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Welle im Abschnitt der Lagerung einen geringeren Betrag aufweist als im Abschnitt der radialen Dichtung. Die Welle kann dabei in Querungsrichtung der Wandung die Wandung nur geringfügig überragen. Ein Großteil der axialen Erstreckung der Welle kann innerhalb der Wandung angeordnet sein. Dadurch ist ein stabiles Lagern der Welle in der Wandung des Gehäuses ermöglicht. Stirnseitig können an der Welle weitere Bewegungen und Kräfte übertragen werden.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Koppelanordnung eine Wandung des Gehäuses fluiddicht durchsetzt.
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Ein fluiddichtes Durchsetzen des Gehäuses ermöglicht es, das Gehäuse selbst mit einem elektrisch isolierenden Fluid, insbesondere einem Gas, zu befüllen und ein Verflüchtigen desselben durch ein Dichten der Koppelanordnung zu verhindern. Dabei kann eine Welle der Koppelanordnung, beispielsweise mittels einer Radialdichtung gedichtet werden, um eine Drehbewegung der Welle fluiddicht ausführen zu können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Koppelanordnung mit einem Getriebe verbunden ist.
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Mittels eines Getriebes kann eine Über- und/oder Untersetzung von Kräften erfolgen, welche über die Koppelanordnung der kinematischen Kette übertragen werden können. Das Getriebe kann dabei Teil der kinematischen Kette sein. Somit ist es möglich, Bewegungen zu unter- bzw. übersetzen, um in einfacher Form eine Antriebsbewegung auf relativ zueinander bewegbare Schaltkontaktstücke der Trenneinrichtung zu übertragen. Vorteilhafterweise kann dabei ein Getriebe eingesetzt werden, welches selbsthemmend ausgeführt ist, so dass beispielsweise von Schaltkontaktstücken ausgehende Bewegungen in die kinematische Kette nicht rückgekoppelt werden können, sondern durch ein selbstsperrendes Getriebe gesperrt werden. Als selbstsperrende Getriebe können beispielsweise Schneckenradgetriebe oder Spindelgetriebe usw. Verwendung finden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Koppelanordnung mit einer Kupplung, insbesondere eine Formschlusskupplung, verbunden ist.
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Mittels einer Kupplung kann die kinematische Kette aufgelöst bzw. hergestellt werden. Die Kupplung kann dabei in verschiedenartigster Form ausgebildet sein. Beispielsweise kann mittels der Kupplung gezielt ein Entkuppeln bzw. auftrennen eines Kraftflusses über die kinematische Kette vorgesehen sein, so dass beispielsweise eine Bedienung der Trennschalteinrichtung nicht möglich ist. Weiterhin gestattet eine Kupplung ein Auftrennen der kinematischen Kette, um beispielsweise einzelne Bauteile der kinematischen Kette auszutauschen, eine Antriebseinrichtung der kinematischen Kette zu ersetzen, zu reparieren usw. Durch die Verwendung einer Formschlusskupplung kann auf Grund der Formgebung der Kuppelpartner der Kupplung eine Kraftübertragung über die kinematische Kette erfolgen. Bevorzugt kann dabei eine gegengleiche Formgebung der Kuppelpartner vorgesehen sein, so dass eine möglichst schlupffreie Übertragung einer Antriebsbewegung über die Koppelanordnung ermöglicht ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine mit der kinematischen Kette verbundene Antriebseinrichtung an das Gehäuse angeflanscht ist.
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Eine Antriebseinrichtung kann dazu dienen, eine Bewegung in die kinematische Kette einzuleiten. Die Antriebseinrichtung kann eine Wandlung einer Energieform in eine andere Energieform bewirken, um eine Relativbewegung zwischen Schaltkontaktstücken der Trenneinrichtung hervorzurufen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung ein Kurbelgetriebe aufweisen, in welches eine Drehbewegung einleitet wird, die wiederum über die Kupplung auf die Koppelanordnung, insbesondere auf eine Welle der Koppelanordnung weitergeleitet wird. Durch ein Anflanschen der Antriebseinrichtung ist die Möglichkeit gegeben, die Kupplung zu sichern und ein unerwünschtes Lösen der Kupplung zu verhindern. Die Kupplung kann beispielsweise bei Ausführung als Formschlusskupplung derart ausgestaltet sein, dass in Anflanschrichtung der Antriebseinrichtung an das Gehäuse ein Einkuppeln der Kupplung erfolgt und dass mit einem Festlegen der Antriebseinrichtung am Gehäuse eine Sicherung/Betätigung der Kupplung gegeben ist. Dadurch kann die Kupplung über die Verflanschung des Gehäuses mit der Antriebseinrichtung eingekuppelt sowie gesichert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Gehäuse mit einem elektrisch isolierenden Fluid befüllt ist.
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Eine Befüllung des Gehäuses mit einem elektrisch isolierenden Fluid gibt die Möglichkeit, ein elektrisch isolierendes Fluid auszuwählen, welches über eine gute elektrische Isolationsfähigkeit verfügt. Dazu kann das Gehäuse als Kapselungsgehäuse ausgebildet sein, so dass ein unerwünschtes Verflüchtigen des innerhalb des Gehäuses anzuordnenden elektrisch isolierenden Fluids verhindert ist. Bevorzugt kann das Gehäuse auch als Druckbehälter ausgeführt sein, so dass ein Differenzdruck zwischen dem Inneren des Gehäuses sowie der Umgebung des Gehäuses erzeugt werden kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, innerhalb des Gehäuses ein Überdruck zu erzeugen und das elektrisch isolierende Fluid unter Überdruck zu setzen und so dessen elektrische Isolationsfestigkeit zusätzlich zu vergrößern. Das Gehäuse kann beispielsweise zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, welches bevorzugt Erdpotential führen kann. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einen elektrisch leitenden Gehäuseabschnitt als Kontaktierungspunkt zur Ausbildung eines Erdungspunktes für den Ableitstrompfad heranzuziehen. Entsprechend ist das Gehäuse für eine Stromtragfähigkeit der zu erwartenden Ableitströme auszulegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse zumindest teilweise oder vollständig elektrisch isolierend ausgeführt ist. Insbesondere an einem elektrisch isolierenden Abschnitt des Gehäuses kann ein elektrisch isoliertes Einbetten einer Anschlussleitung für die spannungsabhängige Impedanzeinrichtung vorgesehen sein, so dass beispielsweise ein elektrisch isoliertes Hindurchführen eines Hochspannungsanschlusses durch eine Wandung des Gehäuses hindurch ermöglicht ist. Die Anschlussleitung kann Teil des Ableitstrompfades sein. Jegliche Querung des Gehäuses, sei es eine Querung des Ableitstrompfades am hochspannungsseitigen Ende oder am erdseitigen Ende oder eine Querung der kinematischen Kette, sollte dabei fluiddicht und insbesondere druckfest ausgestaltet sein. Beispielsweise kann zur druckfesten Ausgestaltung einer Passage der kinematischen Kette ein radiales Dichten, insbesondere einer Welle der Koppelanordnung vorgesehen sein.
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Als elektrisch isolierende Fluide eignen sich beispielsweise fluorhaltige Medien wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, Fluorketone, Flurnitrile usw. Als geeignet haben sich jedoch auch Stickstoff, insbesondere gereinigte atmosphärische Luft sowie Kohlendioxid usw. erwiesen. Die Fluide können dabei bevorzugt in einem gasförmigen Zustand vorliegen, so dass das Innere des Gehäuses von dem Fluid umspült ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Fluid im Inneren des Gehäuses zumindest teilweise in einem flüssigen Zustand vorliegt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kupplung durch ein Anflanschen der Antriebseinrichtung betätigt ist.
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Ein Anflanschen der Antriebseinrichtung an das Gehäuse ermöglicht es, das Gehäuse sowie die Antriebseinrichtung relativ zueinander zu fixieren. Entsprechend ist ein winkelstarrer Verbund zwischen Antriebseinrichtung und Gehäuse ermöglicht. Durch diesen winkelstarren Verbund kann die Kupplung in der kinematischen Kette betätigt werden, so dass eine Übertragung einer Bewegung über die Kupplung bzw. die Koppelanordnung der kinematischen Kette vorgenommen werden kann. Durch ein Anflanschen der Antriebseinrichtung kann so zum einen ein Betätigen der Kupplung erfolgen, beispielsweise können Kupplungsklauen von Kuppelpartnern ineinandergreifen und so eine Rotation über die Kupplung übertragen werden. Weiter kann die Kupplung in ihrem Kuppelzustand durch das Anflanschen gesichert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass sich an die Welle zumindest einerseits, insbesondere beiderseits der Koppelanordnung eine Spindel anschließt.
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Eine rotierende Spindel ermöglicht es, eine auf der Spindel aufsitzende „Nuss“ axial zu verschieben. Dadurch ist es möglich, eine Drehbewegung der Spindel in einfacher Form in eine Linearbewegung zu wandeln. So ist es beispielsweise möglich, eine Drehbewegung durch das Gehäuse hindurch über die Welle zu übertragen und über eine sich anschließende Spindel diese Bewegung in eine laterale Bewegung zu wandeln. So ist es beispielsweise möglich, eine lineare Relativbewegung zwischen Schaltkontaktstücken der Trenneinrichtung zu erzeugen. Gleichzeitig wird durch die Spindel ein Rückbewegen bzw. ein Einleiten von Impulsen, beispielsweise ausgehend von den Schaltkontaktstücken der Trenneinrichtung in die kinematische Kette gesperrt. Die selbstsperrende Wirkung der Spindel ist hier von Vorteil. Zumindest einerseits, insbesondere beiderseits der Koppelanordnung kann die Welle als Spindel fortgesetzt werden. Insbesondere kann zumindest eine Spindel koaxial fluchtend zu der Welle verlaufen, so dass eine stirnseitige Verbindung der Spindel mit der Welle vorgesehen sein kann. Insbesondere können beiderseits einer Wandung des Gehäuses Kupplungen vorgesehen sein, um jeweils eine Spindel mit der Welle zu verbinden. Dabei können die Kupplungen voneinander abweichende Bauformen aufweisen. Beispielsweise kann die Spindel mit einer Welle verstiftet sein oder auch nach Art einer Federpassung verbunden sein. Des Weiteren können Spindel und Welle mittels Klauen ineinandergreifen oder durch ein Formstück, z. B. eine Hülse geeigneter Passung, miteinander verbunden sein.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die
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1: einen schematischen Querschnitt durch eine Überspannungsableiteranordnung mit einer kinematischen Kette und die
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2: eine Koppelanordnung der kinematischen Kette im Detail.
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Die 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Überspannungsableiteranordnung. Die Überspannungsableiteranordnung weist ein Gehäuse 1 auf. Das Gehäuse 1 ist in Form eines Hohlkörpers ausgeführt, wobei das Gehäuse 1 teilweise elektrisch leitende Wandungen sowie teileweise elektrisch isolierende Wandungen aufweist. Wandungen des Gehäuses 1, welche aus elektrisch leitendem Material gebildet sind, sind mit Erdpotential beaufschlagt. Vorliegend weist das Gehäuse 1 im Wesentlichen eine hohlzylindrische Struktur auf, welche koaxial zu einer Hauptachse 2 ausgerichtet ist. Ein stirnseitiges Ende des Gehäuses 1 ist zur Ausbildung einer elektrisch isolierenden Wandung durch einen scheibenförmigen elektrischen Isolator 3 gebildet. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einen Phasenleiter in das Innere des Kapselungsgehäuses einzuführen, wobei aufgrund der elektrisch isolierenden Wirkung des elektrisch isolierenden Isolators 3 ein Kurzschließen bzw. unmittelbares Kontaktieren mit Erdpotential einer elektrisch leitenden Wandung verhindert ist. Ein Ableitstrompfad erstreckt sich von einem Hochspannungspotential 4 bis zu einem Erdpotential 5. Der Ableitstrompfad weist einen Varistor 6 auf. Der Varistor 6 dient als spannungsabhängige Impedanzeinrichtung. Der Varistor 6 weist bevorzugt mehrere axial übereinander gestapelte und verspannte Metalloxidblöcke auf, um eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu erreichen. Der Varistor 6 ist einerseits mit Hochspannungspotential 4 und andererseits mit Erdpotential 5 kontaktiert. Der Varistor 6 ist in dem Gehäuse 1 zwischen dem elektrisch isolierenden Isolator 3 sowie dem Erdpotential 5 führenden Abschnitten des Gehäuses 1 mechanisch gehalten.
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Erdpotentialseitig ist in dem Ableitstrompfad zwischen dem Varistor 6 und dem Erdpotential 5 ist eine Trenneinrichtung 7 angeordnet. Die Trenneinrichtung 7 ist alternativ auch am entgegengesetzten Ende des Varistors 6 positionierbar. Gegebenenfalls muss zur Vermeidung eines Kurzschließens des Varistors 6 in diesem Falle ein Abschnitt einer kinematischen Kette zum Betätigen der Trenneinrichtung 7 elektrisch isolierend ausgeführt werden. Die Trenneinrichtung 7 ermöglicht eine Auftrennung des Ableitstrompfades. Die Trenneinrichtung 7 weist dazu ein bewegbares Kontaktstück 8 auf. Das bewegbare Kontaktstück 8 ist vorliegend bolzenförmig ausgestaltet und im Wesentlichen koaxial zur Hauptachse 2 angeordnet. Desweiteren ist das bewegbare Kontaktstück 8 axial der Hauptachse 2 verschieblich gelagert. Dazu ist ein Kontaktträger 9 vorgesehen, welcher mit dem Erdpotential 5 führenden Abschnitten des Gehäuses 1 elektrisch leitend verbunden, insbesondere an diesen Abschnitten des Gehäuses 1 gelagert ist. Über eine Gleitbuchse des Kontaktträgers 9 ist das bewegbare Kontaktstück 8 axial verschieblich geführt und dauerhaft mit Erdpotential 5 beaufschlagt. Die Trenneinrichtung 7 weist des Weiteren ein ortsfestes Kontaktstück 10 auf. Das ortsfeste Kontaktstück 10 ist vorliegend buchsenförmig ausgebildet, wobei die Buchsenöffnung formkomplementär zum bewegbaren Kontaktstück 8 ausgestaltet ist. Das ortsfeste Kontaktstück 10 ist mit dem erdpotentialseitigen Ende des Varistors 6 verbunden und elektrisch isoliert gegenüber den Abschnitten des Gehäuses 1 positioniert, welche Erdpotential 5 führen. Erst durch eine Kontaktierung bzw. Brückung einer Schaltstrecke der Trenneinrichtung zwischen den beiden Kontaktstücken 8, 10 ist ein Beaufschlagen des ortsfesten Kontaktstückes 10 mit Erdpotential möglich. Ein Öffnen der Schaltstrecke zwischen den Kontaktstücken 8, 9 führt zu einem elektrisch isolierten Anordnen des ortsfesten Kontaktstückes 10. Das ortsfeste Kontaktstück 10 nimmt in diesem Zustand ein sogenanntes schwimmendes, d. h. undefiniertes, elektrisches Potential an.
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Zum Erzeugen einer Antriebsbewegung des bewegbaren Kontaktstückes 8 ist eine Antriebseinrichtung 11 vorgesehen. Die Antriebseinrichtung 11 ist an dem Gehäuse 1 angeflanscht. Die Antriebseinrichtung 11 dient einem Einkoppeln einer Bewegung auf eine kinematische Kette, welche eine Bewegung von der Antriebseinrichtung 11 bis zu dem bewegbaren Kontaktstück 8 überträgt. Dazu weist die kinematische Kette eine Koppelanordnung 12 auf. Die Ausgestaltung der Koppelanordnung 12 wird anhand der 2 näher beschrieben. Die Koppelanordnung 12 weist eine drehbare Welle 13 auf, welche eine Wandung des Gehäuses 1 durchsetzt. Beiderseits der durchsetzten Wandung des Gehäuses 1 ist jeweils eine Kupplung 14a, 14b vorgesehen, um die Koppelanordnung 12 in eine kinematische Kette einzubinden. Die kinematische Kette weist vorliegend innerhalb des Gehäuses 1 eine über eine Kupplung 14b an die drehbare Welle 13 angekuppelte erste Spindel 15 auf. Außerhalb des Gehäuses 1 ist über eine Kupplung 14a eine zweite Spindel 16 mit der drehbaren Welle 13 verbunden. Die beiden Spindeln 15, 16 sind fluchtend angeordnet. Ebenso sind die beiden Spindeln 15, 16 fluchtend zu der drehbaren Welle 13 positioniert. Eine Ankupplung der Spindeln 15, 16 innerhalb bzw. außerhalb des Gehäuses 1 an die drehbare Welle 13 erfolgt jeweils an einander zugewandten stirnseitigen Enden von Welle 13 sowie Spindeln 15, 16.
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Die erste Spindel 15 ragt in einen Gewindegang des bewegbaren Kontaktstückes 8 hinein, welches an einer Rotation gehindert ist. Dadurch erfolgt bei einer Rotation der ersten Spindel 15 eine Wandelung der Drehbewegung der ersten Spindel 15 in eine lineare Bewegung des bewegbaren Kontaktstückes 8. Über die zweite Spindel 16 ist mittels einer Handkurbel 17 ein Betätigen der kinematischen Kette ermöglicht. Die zweite Spindel 16 wird dazu mittels der Handkurbel 17 in Rotation versetzt, wobei über die Kupplung 14a eine Drehbewegung auf die drehbare Welle 13 sowie weiter über die Kupplung 14b eine Drehbewegung auf die erste Spindel 15 übertragen werden kann.
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Eine auf der zweiten Spindel 16 axial verschieblich geführte Schaltkulisse 18 wird synchron zur Bewegung des bewegbaren Kontaktstückes 8 bewegt. Dadurch ist es möglich, an der Antriebseinrichtung 11 den Zustand bzw. die Relativlage des bewegbaren Kontaktstückes 8 abzubilden.
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Im Folgenden wird anhand der 2 prinzipiell der Aufbau einer Koppelanordnung 12 beschrieben. In der 2 ist dazu die Antriebeinrichtung 11 wie aus der 1 bekannt im Schnitt dargestellt. Entsprechend ist auch die drehbare Welle 13 der Koppelanordnung 12 im Schnitt dargestellt. Die Länge der drehbaren Welle 13 entspricht im Wesentlichen der Stärke der Wandung des Gehäuses 1, welches die drehbare Welle 13 durchsetzt. Als solches überragt die drehbare Welle 13 Mündungsöffnungen der von ihr durchsetzten Ausnehmung in einer Wandung des Gehäuses 1 nur geringfügig. Vorliegend weist die drehbare Welle 13 mehrere Querschnitte auf, wobei ein durchmessergrößerer zentraler Abschnitt 19 von zwei durchmessergeringeren Abschnitten flankiert ist. Der zentrale Abschnitt 19 ist von zwei axial beabstandeten Dichtungen 20 radial umgeben. Die beiden Dichtungen 20 dienen einer radialen Dichtung des zentralen Abschnittes 19 gegenüber einer innenmantelseitigen Fläche einer formkomplementär, bevorzugt kreiszylinderförmigen Ausnehmung in einer Wandung des Gehäuses 1. So ist eine radiale Abdichtung der Welle 13 gegenüber dem Gehäuse 1 gewährleistet. Bevorzugt kann die radiale Abdichtung druckfest ausgeführt sein. An den den zentralen Abschnitt 19 flankierenden durchmesserkleineren Abschnitten der Welle 13 ist eine Anordnung jeweils eines Kugellagers 21 vorgesehen. Mittels der Kugellager 21 ist eine Führung und Lagerung der Welle 13 unabhängig von weiteren Elementen der kinematischen Kette an dem Gehäuse 1 ermöglicht.
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An den jeweiligen Stirnseiten der drehbaren Welle 13 ist die erste Spindel 15 bzw. die zweite Spindel 16 angekuppelt. Die beiden Spindeln 15, 16 sind jeweils über eine Kupplung 14a, 14b mit der drehbaren Welle 13 verbunden. Die beiden Kupplungen 14a, 14b sind dabei verschiedenartig ausgeführt. Die Kupplung 14a, welche einer Verbindung der drehbaren Welle 13 mit der zweiten Spindel 16 dient, weist ein hülsenförmiges Kuppelelement auf, welches formkomplementär auf die zweite Spindel 16 bzw. die drehbare Welle 13 aufgesteckt ist, wodurch ein formschlüssiger Verbund über das hülsenförmige Kuppelelement zwischen der zweiten Spindel 16 sowie der drehbaren Welle 13 gebildet ist. Alternativ kann beispielsweise auch diese Kupplung 14a in Form einer Federpassung, Presspassung oder ähnlichem ausgeführt sein.
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Eine Verbindung der ersten Spindel 15 mit der drehbaren Welle 13 ist über eine Verstiftung vorgenommen, indem ein Querbolzen einen in eine stirnseitige Ausnehmung der drehbaren Welle 13 formkomplementär hineinragenden Abschnitt der ersten Spindel 15 durchdringt. Dabei ist die Lage des Stiftes derart gewählt, dass dieser im Bereich eines den zentralen Abschnitt 19 der ersten Welle 13 flankierenden Abschnittes liegt, wobei durch ein Aufsetzen eines Kugellagers 21 ein radiales Heraustreiben des Stiftes verhindert ist.
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Die Ausnehmung in der Wandung des Gehäuses 1, welche die drehbare Welle 13 der Koppelanordnung 12 aufnimmt, ist derart ausgebildet, dass in Richtung der Verflanschung der Antriebseinrichtung 11 eine vorspringende Schulter innenseitig angeordnet ist, an welcher das Kugellager 21, welches die Verstiftung der Kupplung 14b sichert, axial anliegt. Infolgedessen sind auch die Dichtungen 20 sowie das andere Kugellager 21 mittelbar gegen die vorspringende Schulter gepresst. Dazu weist die Antriebseinrichtung 11 eine Anflanschplatte 22 auf. Die Anflanschplatte 22 weist eine zentrische Ausnehmung mit einer niederhaltenden Schulter 23 auf. Die niederhaltende Schulter 23 ist radial umlaufend ausgebildet und wirkt auf ein Kugellager 21 ein, welches wiederum über den zentralen Abschnitt 19 das weitere Kugellager 21 gegen die innenseitig vorspringende Schulter in der Wandung des Gehäuses 1 verpresst. Durch eine entsprechende Verbolzung 24 ist die Anflanschplatte 22 gegen das Gehäuse 1 verpresst. Entsprechend ist die Koppelanordnung 12 in der Wandung des Gehäuses 1, welches von der kinematischen Kette durchsetzt ist, gesichert. Die Kupplungen 24a, 24b sind durch das Verflanschen gesichert.
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Dadurch ist eine Koppelanordnung 12 geschaffen, deren Kupplungen 14a, 14b durch ein Anflanschen der Antriebseinrichtung 11 gesichert sind.
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Die zweite Spindel 16 ist über die Kupplung 14a mit der drehbaren Welle 13 verbunden. Um eine Lagerung der zweiten Spindel 16 zu verbessern, ist an der Anflanschplatte 22 ein Führungselement 25 angesetzt, welches koaxial zur Hauptachse 2 ausgerichtet ist. Beispielhaft ist das Führungselement 25 als Hohlzylinder ausgestaltet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beispielsweise mehrere Stehbolzen um die Hauptachse 2 verteilt eine analoge Funktion übernehmen. Das Führungselement 25 dient einer Bildung eines Anschlusspunktes 26, um einen Überwurf 27 zu befestigen. Der Überwurf 27 umgibt das Führungselement 25 und damit die zweite Spindel 16 außenmantelseitig und bildet für die zweite Spindel 16 eine Lagerbuchse 28. Zwei Kugellager sind in der Lagerbuchse 28 des Überwurfes 27 angeordnet.
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Auf der zweiten Spindel 16 ist eine Schaltkulisse 30 verschieblich angeordnet. Die Schaltkulisse 30 ist am Führungselement 25 drehgesichert verschieblich gelagert, so dass eine axiale Verschiebung der Schaltkulisse 30 bei einer Rotation der zweiten Spindel 16 erfolgt. Die Position der Schaltkulisse 30 auf der zweiten Spindel 16 ist dabei zur Relativlage des bewegbaren Kontaktstückes 8 im Innern des Gehäuses 1 synchronisiert. Entsprechend sind am Führungselement 25 Meldekontakte 31, 32 angeordnet, welche ein Melden der Position des bewegbaren Schaltkontaktstückes 8 und damit einer Schaltzustandsanzeige für die Trenneinrichtung 7 dienen. Vorliegend sind die Meldekontakte 31, 32 mit entsprechenden Kontaktpunkten versehen, welche bei einem Passieren der Schaltkulisse 30 elektrisch gebrückt werden. Dadurch ist z. B. ein Melden des Schaltzustandes der Trenneinrichtung 7 in einer Leitwarte ermöglicht.
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Zusätzlich kann eine Vorortanzeige des Schaltzustandes der Trenneinrichtung 7 an der Antriebseinrichtung 11 selbst vorgesehen sein. Dazu kann beispielsweise in dem Führungselement 25 bzw. in dem Überwurf 27 eine Ausnehmung 33, 34 vorgesehen sein, über welche die Lage der Schaltkulisse 30 optisch erfasst werden kann. Entsprechend kann die Schaltkulisse 30 im Bereich der Ausnehmungen 33, 34 mit einer Farbmarkierung versehen sein, um eine kontrastreiche Vorortanzeige des Schaltzustandes der Trenneinrichtung 7 zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012217310 A1 [0002]
