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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Verschleißanzeige
für ein
relativ zu einem zweiten Schaltkontaktstück bewegbares erstes Schaltkontaktstück einer
Vakuumschaltröhre,
die innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordnet ist, wobei
mittels der Verschleißanzeige
ein Verschleiß der
Schaltkontaktstücke
darstellbar ist.
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Eine derartige Verschleißanzeige
ist aus der Patentschrift
DE
100 05 461 C2 bekannt. Bei der bekannten Verschleißanzeige
ist ein Zeiger starr mit einem bewegbaren Schaltkontaktstück verbunden.
Der Zeiger ist im Wesentlichen stabförmig ausgebildet und an einem
seiner Enden mit dem bewegbaren Schaltkontaktstück verbunden. Das freie Ende
des Zeigers ragt in eine Öffnung
eines die Vakuumschaltröhre
umgebenden Kapselungsgehäuses
hinein. Auf der Außenseite
des Kapselungsgehäuses
sind den verschiedenen Stellungen des bewegbaren Schaltkontaktstückes zugeordnete
Markierungen angeordnet, welche den eingeschalteten Zustand sowie den
ausgeschalteten Zustand der Vakuumschaltröhre symbolisieren. Darüber hinaus
ist auf der Außenseite
weiterhin eine Markierung angebracht, mit welcher mit Hilfe des
Zeigers ein Verschleiß der
Kontaktstücke
abschätzbar
ist.
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Durch die zur Anzeige im Kapselungsgehäuse vorgesehene Öffnung können Verschmutzungen in
das Kapselungsgehäuse
eindringen. Weiterhin ist aufgrund der Anordnung des Zeigers an
dem bewegbaren Schaltkontaktstück
dieser jeweils den während eines
Schaltvorganges auftretenden schlagartigen Bewegungen ausgesetzt,
wodurch der Zeiger aufgrund seiner endseitigen Befestigung in Schwingung versetzt
wird und mechanisch stark belastet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Verschleißanzeige
der eingangs genannten Art so auszubilden, dass bei einem besseren
Schutz der Vakuumschaltröhre
eine zuverlässigere
Darstellung des Verschleißes
ermöglicht
ist.
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Die Aufgabe wird bei einer Verschleißanzeige
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
das Kapselungsgehäuse
gasdicht ausgeführt
und eine den Verschleiß abbildende Messgröße außerhalb
des Kapselungsgehäuses darstellbar
ist.
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Durch die gasdichte Umhüllung der
Vakuumschaltröhre
ist die Vakuumschaltröhre
vor äußeren mechanischen
Einwirkungen weitestgehend geschützt.
Durch die gasdichte Ausgestaltung des Kapselungsgehäuse besteht
die Möglichkeit,
die Vakuumschaltröhre
in einfacher Art und Weise mit einem Isoliermedium, beispielsweise
einem Isoliergas, zu umgeben. Durch eine Übertragung der den Verschleiß abbildenden
Messgröße zu einem
Ort außerhalb
des Kapselungsgehäuses
ist der Verschleiß ermittelbar,
ohne im Kapselungsgehäuse
selbst eine Öffnung
vorsehen zu müssen.
Als Messgröße sind verschiedene
physikalische Größe nutzbar,
beispielsweise ein Weg oder elektrische Größe wie eine elektrische Spannung
oder eine elektrische Impedanz.
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Vorteilhafterweise kann weiterhin
eine leitungsgebundene Übertragung
der Messgröße vorgesehen
sein.
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Insbesondere bei einem Einsatz der
Vakuumschaltröhre
im Mittel- bzw. Hochspannungsbereich sind Störungen durch elektrische Felder
bei der Übertragung
von Messgrößen zu berücksich tigen. Eine
leitungsgebundene Übertragung
bietet den Vorteil, dass die Übertragungsleitungen
derart ausgestaltbar sind, dass eine Störung unwahrscheinlich ist. Dazu
können
den Übertragungsleitungen
beispielsweise Schutzvorrichtungen wie Schirmungen oder ähnliches
zugeordnet werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, eine Übertragungsleitung
derart zu wählen,
dass die übertragenen
Größen gegenüber elektromagnetischen
Feldern unempfindlich sind. Derartige Übertragungsleitungen können beispielsweise als
faseroptische Leitungen ausgebildet sein. Die leitungsgebunden übertragenen
Messgrößen können über lange
Strecken übertragen
werden. Somit ist eine Überwachung
bzw. Auswertung der Messgrößen an zentralen
Punkten möglich.
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Vorteilhafterweise kann weiterhin
eine Übertragung
der Messgröße mittels
eines Getriebes vorgesehen sein.
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Der Einsatz eines Getriebes ermöglicht eine gegenüber elektromagnetischen
Störfeldern
unempfindliche Übertragung
der Messgröße. Mittels
eines Getriebes ist die Messgröße in feinen
Stufen übertragbar,
wobei das Getriebe selbst verhältnismäßig großen Kräften aussetzbar
ist. Eine robuste Konstruktion ist erforderlich, um den schlagartigen Schalt-
bzw. Bewegungsabläufen über einen
längeren
Zeitraum zuverlässig
die Messgröße zu übertragen.
Durch eine geeignete Getriebekonstruktion sind die gegebenenfalls
am Antrieb des Getriebes auftretenden schlagartigen Kräfte vom
Abtrieb des Getriebes beispielsweise durch Dämpfungselemente entkoppelbar.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann
vorsehen, dass die Verschleißanzeige
unabhängig
vom Schaltzustand der Vakuumschaltröhre den Verschleiß darstellt.
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Eine derartige Verschleißanzeige
hat den Vorteil, dass bereits vor dem Einschalten einer Vakuumschaltröhre der
Verschleiß der
Schaltkontaktstücke
angezeigt wird. Somit wird vermieden, dass eine Vakuumschaltröhre deren
Verschleißgrenze
erreicht bzw. überschritten
ist, fehlerhafterweise eingeschaltet wird.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein,
dass während
einer Schaltbewegung die Messgröße kontinuierlich übertragen
wird.
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Durch die kontinuierliche Übertragung
der Messgröße kann
die Verschleißanzeige
auch als Schaltstellungsanzeige den jeweils aktuellen Ein- bzw.
Ausschaltzustand der Vakuumschaltröhre anzeigen. Zusätzliche
Anzeigevorrichtungen sind somit nicht erforderlich. Weiterhin ist
durch die kontinuierliche Übertragung
der Messgröße während einer Schaltbewegung
ermöglicht,
das Bewegungsprofil des bewegbaren Kontaktstückes zu erfassen und mit einer
Soll-Kurve zu vergleichen. Dadurch ist es möglich, nicht nur den Verschleiß zu ermitteln,
sondern auch Rückschlüsse über die
zum Bewegen des bewegbaren Schaltkontaktstückes verwendete Antriebseinrichtung
zu ziehen.
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Außerdem kann vorteilhaft vorgesehen
sein, dass die Messgröße in Abhängigkeit
einer Schaltbewegung phasenweise übertragbar ist.
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Werden nur bestimmte Phasen der Schaltbewegung
ausgewertet, um Informationen über
den Verschleiß der
Schaltkontaktstücke
zu gewinnen, kann die zu übertragende
Menge von Messdaten reduziert werden. Dadurch sind vereinfachte
Auswerteeinrichtungen für
die Messgröße einsetzbar.
Für eine Anzeige
des Verschleißes
der Schaltkontaktstücke eignet
sich in besonderer Weise die letzte Phase der Schaltbewegung bei
einem Einschaltvorgang.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen
sein, dass der Antrieb des Getriebes innerhalb des Kapselungsgehäuses und
der Abtrieb des Getriebes außerhalb
des Kapselungsgehäuses
angeordnet ist.
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Durch eine derartige Anordnung ist
es in einfacher Weise möglich,
eine im Innern des Kapselungsgehäuse
aufgenommene Bewegung zu einem Ort außerhalb des Kapselungsgehäuse zu übertragen.
Derartige Getriebe können
in einer sehr einfachen Art und Weise konstruiert und gefertigt
werden.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend
näher beschrieben.
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Dabei zeigt
die
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1 eine
erste Ausgestaltungsvariante einer Verschleißanzeige, die
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2 eine
zweite Ausgestaltungsvariante einer Verschleißanzeige, die
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3 ein
erstes Anzeigeelement der ersten Ausgestaltungsvariante der Verschleißanzeige
und die
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4 ein
zweites Anzeigeelement der zweiten Ausgestaltungsvariante der Verschleißanzeige.
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Die 1 zeigt
einen Schnitt durch eine Vakuumschaltröhre 1, welche innerhalb
eines Kapselungsgehäuse 2 angeordnet
ist. Das Kapselungsgehäuse 2 ist
gasdicht und zu wesentlichen Teilen aus einem ersten rohrförmigen Isolierkörper 3 und
einem zweiten rohrförmigen
Isolierkörper 4 gebildet.
Der erste rohrförmige
Isolierkörper 3 sowie
der zweite rohrförmige
Isolierkörper 4 sind
stirnseitig mit Anschlussflanschen 5a, 5b versehen.
Die Anschlussflansche 5a, 5b verbinden die beiden
rohrförmigen Isolierkörper 3, 4 gasdicht
miteinander. Das Kapselungsgehäuses 2 ist
mit einem unter erhöhtem
Druck stehenden Isoliergas befällt.
Die Vakuumschaltröhre 1 weist
ein im Wesentlichen zylinderförmiges
Gehäuse
auf, welches an seiner ersten Stirnseite von einem ersten Schaltkontaktstück 6 durchdrungen
ist. Das erste Schaltkontaktstück 6 ist
bewegbar ausgebildet. An der zweiten Stirnseite der Vakuumschaltröhre 1 ist ein
zweites Schaltkontaktstück 7 angeordnet.
Das zweite Schaltkontaktstück 7 durchdringt
die zweite Stirnseite und ist relativ zu dem Gehäuse der Vakuumschaltröhre 1 starr
positioniert. Das erste Schaltkontaktstück 6 sowie das zweite
Schaltkontaktstück 7 sind
koaxial gegenüberliegend
angeordnet. Das erste Schaltkontaktstück 6 ist entlang einer
Symmetrieachse 8, welche mit der Zylinderachse des zylinderförmigen Gehäuses der
Vakuumschaltröhre 1 identisch
ist, bewegbar. Links der Symmetrieachse 8 ist die Vakuumschaltröhre 1 in
einem ausgeschalteten Zustand dargestellt. Rechts der Symmetrieachse 8 ist
die Vakuumschaltröhre 1 in
einem eingeschalteten Zustand dargestellt. Das erste Schaltkontaktstück 6 ist
mittels eines nicht dargestellten Antriebselementes antreibbar.
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An dem aus der Vakuumschaltröhre 1 hinausragenden
Ende des ersten Schaltkontaktstückes 6 ist
eine Mitnahmevorrichtung 9 angeordnet. Mit der Mitnahmevorrichtung 9 ist
eine Zahnstange
10 winkelstarr verbunden. In ihrer Einbaulage
erstreckt sich die Zahnstange 10 parallel zu der Symmetrieachse 8. Aufgrund
der starren Verbindung der Zahnstange 10 mit der Mitnahmevorrichtung 9 sowie
deren starrer Verbindung mit dem ersten Schaltkontaktstück 6 folgt die
Zahnstange 10 stets den Bewegungen des ersten Schaltkontaktstückes 6.
Die Zahnstange 10 ist innerhalb des Kapselungsgehäuses 2 angeordnet
und zwar derart, dass sie in den Bereich der die beiden rohrförmigen Isolierkörper 3, 4 miteinander
verbindenden Anschlussflansche 5a, 5b hineinragt.
Zwischen den beiden Anschlussflanschen 5a, 5b ist
eine hohlzylinderförmige
Abstandsscheibe 11 eingelegt. Die Abstandsscheibe 11 weist
eine von ihrem Innenmantel zu ihrem Außenmantel verlaufende Öffnung auf.
In die Öffnung
ist eine Welle 12 eingelegt. Die Welle 12 ist
in der Öffnung
mittels eines O-Ringes 13 sowie einer elastischen Dichtbuchse 14 abgedichtet, so
dass zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Kapselungsgehäuses 2 keinerlei
Gasaustausch möglich
ist. An dem ins Innere des Kapselungsgehäuses 2 hineinragenden
Ende der Welle 12 ist ein Zahnrad 15 befestigt,
welches mit der Zahnstange 10 in Wirkverbindung steht.
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Bei einer Bewegung des ersten Schaltkontaktstückes 6 wird über die
Zahnstange 10, welche als Antrieb des Getriebes dient,
sowie über
das Zahnrad 15 und die Welle 12, welche als Abtrieb
des Getriebes wirkt, die Bewegung des ersten Schaltkontaktstückes 6 kontinuierlich
nach außen übertragen. Auf
dem außerhalb
des Kapselungsgehäuses 2 befindlichen
Ende der Welle 12 ist ein Zeiger 16 befestigt.
Mit Hilfe einer dem Zeiger 16 zugeordneten Skala ist nunmehr
der Schaltzustand (Ein/Aus) sowie der Verschleiß der Kontaktstücke 6, 7 der
Vakuumschaltröhre 1 ablesbar
(vgl. auch 3). Bei jeder
Schaltbewegung wird über
das Getriebe der Zeiger 16 mitbewegt. Um den maximalen
Verschleiß unabhängig vom
Einschalt- oder
Ausschaltzustand der Vakuumschaltröhre 1 darstellen zu
können,
kann der Zeiger 16 mit einem Schleppzeiger, der den jeweils
maximalen Ausschlag des Zeigers 16 abbildet, kombiniert werden.
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Die Anschlussflansche 5a, b umfassen
die jeweiligen rohrförmigen
Isolierkörper
derart, dass im Inneren des Kapselungsgehäuses ein dielektrisch geschirmter
Raum gebildet ist, in welchem ein Hauptteil des Getriebes angeordnet
ist.
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Neben der rein mechanischen Übertragung und
Anzeige des Verschleißes
ist bei dem in der 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
weiterhin eine elektrische Abtastung des Schaltzustandes bzw. des
Verschleißes
der Schaltkontaktstücke 6, 7 realisiert.
Dazu ist im Inneren des Kapselungsgehäuses 2 eine Widerstandswicklung 17 angeordnet.
Mittels eines Schleifkontaktes 18 ist ein Teil der Widerstandswicklung 17 kurzschließbar. Mittels
elektrischer Leitungen ist das elektrische Potential zwischen dem Schleifkontakt 18 sowie
dem einen Ende der Widerstandswicklung 17 durch eine Wandung
des zweiten rohrförmigen
Isolierkörpers 4 hindurch
nach außen geführt. Mit
Hilfe einer Messeinrichtung 19 ist der elektrische Widerstand
der Widerstandswicklung 17 außerhalb des Kapselungsgehäuses 2 messbar
sowie darstellbar. Da bestimmte Widerstandswerte bestimmten Schaltstellungen
des ersten Schaltkontaktstückes 6 zuordbar
sind, ist der jeweilige Schaltzustand ermittelbar. Darüber hinaus
sind auch dem Verschleißvorrat
der Schaltkontaktstücke 6, 7 entsprechende
elektrische Widerstandswerte abtastbar und darstellbar.
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Das in 2 abgebildete
Kapselungsgehäuse 2 sowie
der Aufbau der Vakuumschaltröhre 1 sowie
weiterer Bauteile entsprechen der in der 1 dargestellten Anordnung. In den 1 und 2 dargestellte, gleichwirkende Elemente
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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An dem in der 2 dargestellten ersten Schaltkontaktstück 6 ist
eine Mitnahmevorrichtung 9 angeordnet. Die Mitnahmevorrichtung 9 ist
starr mit dem ersten Schaltkontaktstück 6 verbunden. Weiterhin
weist die Mitnahmevorrichtung 9 eine zylinderförmige Ausnehmung 20 auf.
Die Zylinderachse der zylinderförmigen
Ausnehmung 20 liegt parallel zu der Symmetrieachse 8.
In der zylinderförmigen
Ausnehmung 20 ist ein zylinderförmiger Abschnitt einer weiteren
Zahnstange 21 gleitend gelagert. An dem der Vakuumschaltröhre 1 zugewandten
Ende des zylinderförmigen
Abschnittes der weiteren Zahnstange 21 ist ein verdickter
Kopf 22 angeordnet. An dem von der Vakuumschaltröhre 1 abgewandten
Ende des zylinderförmigen
Abschnittes der weiteren Zahnstange 21 weist die Zahnstange
eine Verzahnung auf. Ebenso wie in der ersten Ausgestaltungsvariante
greift eine Welle 12 von der inneren Mantelfläche der
Abstandsscheibe 11 durch eine Öffnung zu der äußeren Mantelfläche hindurch.
Die Welle 12 ist in der zweiten Ausführungsvariante der Verschleißanzeige
mittels eines einzelnen O-Ringes 13 abgedichtet. Bei einer Einschaltbewegung
des ersten Schaltkontaktstückes 6 gleitet
die zylinderförmige
Ausnehmung 20 in Richtung des Kopfes 22 der weiteren
Zahnstange 21. Bei einem Anschlagen der Mitnahmevorrichtung 9 gegen den
Kopf 22 wird die weitere Zahnstange 21 in Richtung
der Vakuumschaltröhre 1 mitbewegt.
Aufgrund der Anordnung des Zahnrades 15 an der Welle 12 sowie
dessen Wirkverbindung mit der weiteren Zahnstange 21 wird
diese Bewegung über
die Welle 12 nach außen übertragen
und dort zur Anzeige gebracht. Während
einer folgenden Ausschaltbewegung gleitet die zylinderförmige Ausnehmung 20 an dem
zylinderförmigen
Abschnitt der weiteren Zahnstange 21 entlang. Die weitere
Zahnstange 21 verbleibt in ihrer Auslenkung, das heißt, die
weitere Zahnstange 21 überträgt den gemessenen
Weg nur phasenweise während
einer Einschaltbewegung, insbesondere während der letzten Phase einer
Einschaltbewegung. Durch die mechanisch einfache Konstruktion ist
gewährleistet,
dass der Zeiger 16 der zweiten Ausgestaltungsvariante einer
Verschleißanzeige
den Maximalhub des ersten Schaltkontaktstückes 6 abbildet und
zwar unabhängig
von dem jeweils aktuellen Schaltzustand der Vakuumschaltröhre 1.
Zusätzlich
ist der weiteren Zahnstange 21 eine optische Erfassungseinrichtung
für den
Schaltzustand sowie den Verschleiß der Schaltkontaktstücke 6, 7 der
Vakuumschaltröhre 1 zugeordnet.
An der weiteren Zahnstange 21 ist ein Maßstab 24 angeordnet.
Der Maßstab 24 ist
durch das Messfeld eines optischen Sensors 25 hindurchführbar. Die
während
einer Bewegung entstehenden Messimpulse des optischen Sensors 25 sind
beispielsweise mittels einer faseroptischen Leitung 26 gasdicht
durch eine Wandung des ersten rohrförmigen Isolierkörpers 3 hindurch
nach außen übertragbar
und dort auswertbar.
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Die 3 und 4 zeigen beispielhaft Anzeigevorrichtungen
zur Darstellung des Schalt- bzw. Verschleißzustandes der Schaltkontaktstücke 6, 7 der Vakuumschaltröhre 1.
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Die in der 3 dargestellte Anzeigevorrichtung ist
insbesondere für
die Darstellung einer kontinuierlichen Übertragung der Messgröße während einer
Schaltbewegung geeignet. Der Bewegungsablauf des ersten Schaltkontaktstückes 6 ist
anhand der Skalierung vom ausgeschalteten Zustand 0, zum eingeschalteten
Zustand I und darüber
hinaus auch im Verschleißbereich 27 ablesbar.
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Die in der 4 gezeigte Anzeigevorrichtung ist für die phasenweise Übertragung
der Messgröße in Abhängigkeit
einer Schaltbewegung geeignet. Der Zeiger 16 überschreitet
eine Skala mit einem ersten Abschnitt 28 sowie einem zweiten
Ab schnitt 29, wobei bei einer Stellung des Zeigers 16 im
ersten Abschnitt auf einen Verschleiß der Schaltkontaktstücke 6, 7 zu
schließen
ist und einer Stellung des Zeigers 16 im zweiten Abschnitt 29 ein
Hinweis darauf ist, dass der Verschleißvorrat der Schaltkontaktstücke 6, 7 erschöpft ist.
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Eine derartige Anzeigevorrichtung
ist beispielsweise mit der in der 2 dargestellten
Ausgestaltungsvariante einer Verschleißanzeige kombinierbar.
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Die Verwendung der in den 1 und 2 dargestellten Getriebe ist nicht nur
auf die Kombination mit Vakuumschaltröhren begrenzt. Derartige Getriebe
sind auch mit anderen Schaltgeräten
wie z.B. druckgasisolierten Hochspannungs-Leistungsschaltern, Lastschaltern oder
Trennschaltern, verwendbar.