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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsschaltanlage und weist einen Leistungsschalter auf, wie zum Beispiel einen Vakuum-Leistungsschalter, der eine feststehende Elektrode und eine bewegliche Elektrode aufweist, die derart angeordnet sind, dass die bewegliche Elektrode mit der feststehenden Elektrode in Kontakt gelangen sowie von dieser getrennt werden kann.
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STAND DER TECHNIK
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Es gibt im einschlägigen Stand der Technik einen Leistungsschalter mit einer gegeneinander stoßenden Konstruktion, bei der eine feststehende Elektrode und eine bewegliche Elektrode beispielsweise bei einem Vakuum-Leistungsschalter aneinander in Anlage gebracht werden. Ein solcher Leistungsschalter wird dann leitend, wenn die beiden Elektroden miteinander in Kontakt gebracht werden, indem die jeweiligen Hauptkontakte aneinander in Anlage gebracht werden.
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Die gegeneinander stoßende Konstruktion kann jedoch beim Schließen des Schaltkreises bzw. der Schaltung möglicherweise zu einem Klappern der Kontakte führen, wenn die beiden Elektroden mit einer Schaltungsschließgeschwindigkeit gegeneinander stoßen.
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Die Druckschrift
JP 2006-269 202 A offenbart eine Konfiguration zum Unterdrücken des Klapperns, das sich durch Schwingungen ergibt. Insbesondere ist ein ”Element mit einer Abschrägung” an Vakuum-Schalterrohren auf der Seite eines feststehenden Anschlusses vorgesehen, und ein ”Element mit einem Paar von Abschrägungen, die von einer Feder mit Druck beaufschlagt werden”, das sich gegenüber der erstgenannten Abschrägung befindet, kann auf dieser Abschrägung verschoben werden.
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Gemäß dieser Konfiguration wird kinetische Energie, die ein am beweglichen Ende befindlicher Kontakt während eines Schaltungsschließvorgangs des Vakuum-Leistungsschalters aufweist, in Reibungsenergie zwischen den beiden Elementen umgewandelt und somit beseitigt, so dass ein Klappern durch auftretende Schwingungen unterdrückt wird.
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Aus der
EP 0 704 872 A1 ist ein Mittelspannungs-Lastschalter bekannt, der eine zylindrische, durch zwei ortsfeste Böden verschlossene Lichtbogenlöschkammer aufweist, welche einen an einem der Böden befestigten und mit einem ersten Stromzuführungsleiter elektrisch verbundenen, feststehenden Lichtbogenkontakt sowie einen, in Längsrichtung gleitend durch den anderen der beiden Böden geführten beweglichen Lichtbogenkontakt enthält. Der bewegliche Lichtbogenkontakt ist mit einem zweiten Stromzuführungsleiter elektrisch verbunden und wird durch einen, das Einschalten und Trennen der Lichtbogenkontakte gewährleistenden Antriebsmechanismus bewegt, wobei die Kontaktkraft in der Einschaltstellung durch eine auf den beweglichen Kontakt wirkende Feder aufrechterhalten wird. Dabei ist ein Kraftspeicher mit einem im wesentlichen rahmenförmigen Mitnehmer vorgesehen, der in einem ersten, die Löschkammer tragenden, feststehenden Stützkörper gleitend gelagert ist. Der Mitnehmer stützt sich mit seinem Oberteil an einem der Enden der Feder ab, während das andere Ende sich gegen den genannten Stützkörper stemmt. Das Unterteil des Mitnehmers wirkt mit dem Antriebsmechanismus des beweglichen Lichtbogenkontakts zusammen, derart, dass bei einem Einschalten das Schließen der Lichtbogenkontakte und die anschließende Kompression der Feder gewährleistet wird. Die Feder wirkt dann auf den beweglichen Lichtbogenkontakt, um die Kontaktkraft der Lichtbogenkontakte zu erzeugen, wobei die bei der Kompression der Feder gespeicherte Energie es ermöglicht, bei einem Ausschalten des Lastschalters eine schnelle Trennung der Lichtbogenkontakte zu gewährleisten.
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Aus der
JP 05-190 063 A ist eine Vakuum-Leistungsschalter bekannt, bei dem ein Endbereich eines leitenden Schaftes auf der feststehenden Seite des Leistungsschalters mit einem Anschluss auf der feststehenden Seite verbunden ist. Durch die Schließbewegung eines Betätigungsteiles werden mittels einer Feder eine Elektrode auf der feststehenden Seite und eine Elektrode auf der beweglichen Seite gegeneinander gedrückt. Ferner sind Gleitkontakte an dem Anschluss auf der feststehenden Seite vorgesehen, und der Endbereich des Schaftes durchdringt diese Gleitkontakte, wobei die Feder den Schaft umgebend auf dem Schaft angeordnet ist und von dem Schalter vorsteht. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Feder mit einer entsprechenden Länge zwischen einem Flansch und dem Leiter des oberen Anschlusses leicht komprimiert ist. Auf diese Weise wird ein zuverlässiges Öffnen und Schließen des Schalters gewährleistet.
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KONZEPT DER ERFINDUNG
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MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Der Leistungsschalter des einschlägigen Standes der Technik weist jedoch eine komplexe Konfiguration mit einer großen Anzahl von Komponenten auf, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Die Einstellung der Ausrichtung der beiden Elemente mit Abschrägungen benötigt somit Zeit. Bei dem Leistungsschalter des einschlägigen Standes der Technik bestehen somit die Probleme, dass die Kosten für die Komponenten sowie die Montagekosten hoch sind.
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Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme entwickelt worden, und ihre Aufgabe besteht in der Schaffung einer kompakten, kostengünstigen Leistungsschaltanlage, bei der ein Klappern durch auftretende Schwingungen aufgrund eines Aufpralls während eines Schaltungsschließvorgangs ohne Erhöhung der Anzahl von Komponenten verhindert wird.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Ein Leistungsschalter gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf:
- – einen Schalter der eine feststehende Elektrode und eine bewegliche Elektrode aufweist, die derart angeordnet sind, dass die bewegliche Elektrode mit der feststehenden Elektrode in Kontakt gelangen sowie von dieser getrennt werden kann;
- – einen beweglichen Leiter als Betätigungsstange, die sich von der beweglichen Elektrode weg erstreckt;
- – einen Betätigungsmechanismus, der den Schalter durch Bewegen der beweglichen Betätigungsstange mittels eines Antriebs öffnet und schließt;
- – ein Gestell, das den Schalter und die bewegliche Betätigungsstange in seinem Inneren hält; und
- – einen Feinbewegungsmechanismus, der mit einem Schwingungen unterdrückenden Bereich versehen ist, der aus zwei oder mehr Ringelementen gebildet ist, die in einem in Richtung einer zentralen Achse (A) aufeinander gestapelten Zustand an schräg verlaufenden Oberflächen oder gekrümmten Oberflächen, welche an einander entsprechenden Positionen gebildet sind, miteinander in Berührung stehen, und der in einer Antriebsrichtung der beweglichen Elektrode an einem tragenden Leiter befestigt ist, an dem auch die feststehende Elektrode befestigt ist, und zwischen einem unteren Anschlagteil und einem oberen Anschlagteil angeordnet ist, wobei das obere Anschlagteil am Gestell befestigt ist, und der eine Kraft, die bei einer Kollision der beweglichen Elektrode mit der feststehenden Elektrode während eines Schaltungsschließvorgangs in dem Schwingungen unterdrückenden Bereich erzeugt wird, als Kompressionskraft auffängt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Leistungsschaltanlage sind in den Unteransprüchen angegeben.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung weist der Bereich des Feinbewegungsmechanismus einen Schwingungen unterdrückenden Bereich auf, der aus zwei oder mehr Ringelementen gebildet ist, die in einem in Richtung einer zentralen Achse aufeinander gestapelten Zustand an schräg verlaufenden Oberflächen oder gekrümmten Oberflächen, welche an einander entsprechenden Positionen gebildet sind, miteinander in Berührung stehen. Die bei der Kollision erzeugte kinetische Energie kann durch Einschließen der kinetische Energie als Kompressionskraft aufgrund der Federeigenschaft absorbiert werden, die durch Kontraktion und Expansion der Ringelemente in Radialrichtung sowie eine Reibungskraft an den Abschrägungsflächen entsteht. Auf diese Weise wird es möglich, ein Klappergeräusch durch das Auftreten von Schwingungen mit einer einfachen, kompakten und kostengünstigen Konstruktion zu unterdrücken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Längsschnittdarstellung zur Erläuterung einer Gesamtkonfiguration einer gasisolierten Schaltanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Leistungsschaltanlage gemäß der Erfindung;
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2 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Konfiguration eines Schalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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3 eine vergrößerte, im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung einer Konfiguration eines Feinbewegungsmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine vergrößerte, im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung einer Arbeitsweise des Feinbewegungsmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 Darstellungen zur Erläuterung einer Konfiguration von Ringelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 Darstellungen zur Erläuterung einer Konfiguration eines Ringelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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7 eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels einer Arbeitsweise der Ringelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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8 Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer weiteren Konfiguration der Ringelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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9 Schnittdarstellungen zur Erläuterung noch einer weiteren Konfiguration der Ringelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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10 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung noch einer weiteren Konfiguration der Ringelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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11 Schnittdarstellungen zur Erläuterung von noch einer weiteren Konfiguration der Ringelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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12 Schnittdarstellungen zur Erläuterung noch einer weiteren Konfiguration des Ringelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Leistungsschaltanlage unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Gesamtkonfiguration einer gasisolierten Schaltanlage 200 als Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt, ist eine Hauptschaltung der gasisolierten Schaltanlage 200 aus einem Kabel 6, einem Stromdetektor 7, einer Kabeldurchführung 4, einem Verbindungselement 10, Unterbrechern 100 als Leistungsschalter, Stromunterbrechungs- und Erdungsschaltern 11, einem Verbindungselement 9, einer Sammelleitungs-Durchführung 3 sowie Sammelleitungen 12 gebildet.
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Wie unter Bezugnahme auf 1 ersichtlich, ist ein mit einem Isoliergas, wie z. B. einem SF6-Gas gefüllter Leistungsschalterbehälter 2 an einer Halterung 1 abgestützt. Die Drei-Phasen-Sammelleitungs-Durchführung 3 ist an einem oberen Endplattenbereich 2a des Leistungsschalterbehälters 2 vorgesehen, wobei eine Sammelleitung 12 mit jeder Phase der Sammelleitungs-Durchführung 3 verbunden ist.
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Die Kabeldurchführung 4 ist an einem unteren Endplattenbereich 2b des Leistungsschalterbehälters 2 angebracht. Das Drei-Phasen-Kabel 6 ist an einer Basis 5 vorgesehen, und jede Phase des Drei-Phasen-Kabels 6 ist mit der Kabeldurchführung 4 über den Stromdetektor 7 verbunden.
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Drei Unterbrecher bzw. Trennschalter 100, die die entsprechende Sammelleitung 12 und das Kabel 6 elektrisch miteinander verbinden sowie voneinander trennen, sind Seite an Seite im Inneren des Leistungsschalterbehälters 2 untergebracht. Jeder Unterbrecher 100 weist einen an einer Befestigungsplatte 13 befestigten isolierenden Rahmen 101 sowie einen Vakuum-Schalter 120 als eine den Lichtbogen des Unterbrechers auslöschende Kammer auf, die im Inneren des isolierenden Rahmens 101 gehalten ist.
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Ferner sind drei Stromunterbrechungs- und Erdungsschalter 11, die den entsprechenden Unterbrecher 100 und die entsprechende Sammelleitung 12 elektrisch miteinander verbinden und voneinander trennen, Seite an Seite im Inneren des Leistungsschalterbehälters 2 untergebracht.
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Jeder Unterbrecher 100 ist mit dem einen Ende des entsprechenden Stromunterbrechungs- und Erdungsschalters 11 von der Seite einer beweglichen Elektrode des Vakuum-Schalters 120 verbunden. Das andere Ende des Stromunterbrechungs- und Erdungsschalters 11 ist mit der entsprechenden Sammelleitungs-Durchführung 3 über das Verbindungselement 9 verbunden.
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Ferner ist jeder Unterbrecher 100 mit der Kabeldurchführung 4 von der Seite einer feststehenden Elektrode des Vakuum-Schalters 120 über das Verbindungselement 10 verbunden.
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Ein Unterbrecherbetätigungsmechanismus 15, ein Trennbetätigungsmechanismus 16 und eine Steuereinheit (nicht gezeigt) sind in einem Gehäuse 14 untergebracht. Der Unterbrecherbetätigungsmechanismus 15 und der Trennbetätigungsmechanismus 16 sind an der Befestigungsplatte 13 angebracht und an dieser abgestützt.
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2 zeigt eine vergrößerte, im Schnitt dargestellte Seitenansicht zur Erläuterung der Konfiguration in der Nähe des Vakuum-Schalters 120 des Unterbrechers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie unter Bezugnahme auf 2 ersichtlich, ist der Vakuum-Schalter 120 aus einer feststehenden Elektrode 121, einer beweglichen Elektrode 122, einem Vakuum-Schalterbereich 123, der die feststehende Elektrode 121 und die bewegliche Elektrode 122 umschließt und einen Schalterbereich bildet, sowie einer Betätigungsstange 124 als bewegliche Achse gebildet, die die bewegliche Elektrode 122 antriebsmäßig bewegt, damit diese mit der feststehenden Elektrode 121 in Kontakt treten sowie sich von dieser trennen kann.
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Der Vakuum-Schalter 120 ist auf der Seite der feststehenden Elektrode 121 an einem tragenden Leiter 103 befestigt. Der tragende Leiter 103 ist in einer Bewegungsrichtung der beweglichen Elektrode 122 an einer Oberfläche gegenüber von der Oberfläche, an der der Vakuum-Schalter 120 befestigt ist, mit einem Feinbewegungsmechanismus 130 versehen.
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Der Feinbewegungsmechanismus 130 ist zum Absorbieren von kinetischer Energie vorgesehen, die erzeugt wird, wenn die bewegliche Elektrode 122 während eines Schaltungsschließvorgangs mit der feststehenden Elektrode 121 kollidiert und mit dieser in Kontakt tritt.
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Der Vakuum-Schalter 120 ist derart ausgebildet, dass die feststehende Elektrode 121 über den tragenden Leiter 103 mit dem Verbindungselement 10 verbunden ist, während die bewegliche Elektrode 122 mit dem Stromunterbrechungs- und Erdungsschalter 11 über einen am beweglichen Ende befindlichen Schaltungsleiter 104 verbunden ist, bei dem es sich um einen flexiblen Leiter handelt und der Schaltungsöffnungs- und Schaltungsschließvorgänge ausführt.
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Die 3 und 4 zeigen vergrößerte, im Schnitt dargestellte Seitenansichten zur Erläuterung einer Konfiguration des an dem Unterbrecher 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehenen Feinbewegungsmechanismus 130. 3 zeigt dabei einen Zustand bei geöffneter Schaltung, und 4 zeigt einen Zustand unmittelbar nach einem Schaltungsschließvorgang.
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Wie unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich, weist der Feinbewegungsmechanismus 130 einen Schwingungen unterdrückenden Bereich 140 auf, der durch abwechselndes Aufeinanderstapeln von mehreren Ringelementen mit unterschiedlicher Formgebung gebildet ist, um Klappergeräusche zu unterdrücken. Der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 weist in Stapelrichtung jedes Ringelements eine abgeschrägte Form auf. Der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 absorbiert beim Zusammenstoßen erzeugte kinetische Energie aufgrund einer Federeigenschaft, die sich durch Expansion und Kontraktion in einer Radialrichtung entwickelt, sowie einer Reibungskraft an den abgeschrägten Oberflächen entgegen einer in Axialrichtung (in Richtung A) aufgebrachten Kompressionskraft. Dieses Absorbieren bzw. Aufnehmen wird im Folgenden noch ausführlicher beschrieben.
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Der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 ist auf einem unteren Anschlagmetallpassstück (Anschlagteil) 132 angeordnet, das mittels Schrauben 131 an dem tragenden Leiter 103 befestigt ist. In diesem Zustand ist der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 von einem oberen Anschlagmetallpassstück (Anschlagteil) 133 von oben her überdeckt und somit zwischen dem unteren Anschlagteil 132 und dem oberen Anschlagteil 133 eingeklemmt.
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Das obere Anschlagteil 133 ist unter Verwendung von Schrauben 135 an Einsätzen 102 befestigt, die in den isolierenden Rahmen (Gestell) 101 eingebettet sind, wobei Führungsrohre 134 sandwichartig dazwischen angeordnet sind. Der tragende Leiter 103 ist derart vorgesehen, dass in dem tragenden Leiter 103 vorgesehene Öffnungen 103a entlang der Führungsrohre 134 nach oben (in der Richtung A) verschoben werden können.
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Das an dem tragenden Leiter 103 befestigte obere Anschlagteil 103, der Vakuum-Schalterbereich 123 und die feststehende Elektrode 121 sind in Verbindung mit der Verschiebebewegung des tragenden Leiters 103 ebenfalls nach oben (in der Richtung A) beweglich. Auf diese Weise werden Bewegungen in Radialrichtung unterdrückt.
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Die 5 und 6 veranschaulichen Konfigurationen von Ringelementen 141-1 und 141-2 bzw. eines Ringelements 142-1, wie diese bei dem Schwingungen unterdrückenden Bereich 140 des Unterbrechers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden. In den 5 und 6 sind eine Draufsicht von oben, einen Querschnitt sowie eine Perspektivansicht in den Darstellungen (a), (b) bzw. (c) gezeigt.
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Die Ringelemente 141-1 und 141-2 weisen die gleiche Formgebung auf und besitzen gemäß der Darstellung in 5 schräg verlaufende Oberflächen 141-1a und 141-1b bzw. schräg verlaufende Oberflächen 141-2a und 141-2b, die in der Axialrichtung vertikal symmetrisch sind und bei Betrachtung im Querschnitt einen konvexen Bereich mit im wesentlichen dreieckiger Formgebung auf der Seite einer Innenumfangsfläche bilden.
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Das Ringelement 142-1 weist eine Außenumfangsform auf, die sich von der der Ringelemente 141-1 und 141-2 unterscheidet, und ist zwischen das Ringelement 141-1 und das Ringelement 141-2 gestapelt.
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Wie in 6 gezeigt ist, weist das Ringelement 142-1 eine schräg verlaufende Oberfläche 142-1a und eine schräg verlaufende Oberfläche 142-1b auf, die in Axialrichtung vertikal symmetrisch sind und bei Betrachtung im Querschnitt einen konvexen Bereich mit im wesentlichen dreieckiger Formgebung auf der Seite einer Außenumfangsfläche bilden.
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Das Ringelement 142-1, das zwischen die Ringelemente 141-1 und 141-2 gestapelt ist, weist die schräg verlaufende Oberfläche 142-1a und die schräg verlaufende Oberfläche 142-1b auf, die entsprechend den schräg verlaufenden Oberflächen 141-1a bzw. 141-1b des Ringelements 141-1 und entsprechend den schräg verlaufenden Oberflächen 141-2a bzw. 141-2b des Ringelements 141-2 vorgesehen sind.
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Der Außendurchmesser des Ringelements 142-1 ist derart festgelegt, dass ein Raum zwischen dem Ringelement 141-1 und dem Ringelement 141-2, in dem das Ringelement 142-1 in dem Stapel angeordnet ist, in einer ausreichend langen Distanz aufrecht erhalten bleibt, damit eine Federeigenschaft in ausreichender Weise entgegen einer Kompressionskraft in der Axialrichtung ausgeübt werden kann.
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Die Federeigenschaft des Schwingungen unterdrückenden Bereichs 140 wird mittels der Höhe, des Durchmessers, der im Querschnitt vorhandenen Dicke sowie des Winkels und des Materials der schräg verlaufenden Oberflächen der Ringelemente 141-1, 142-1 und 141-2 gesteuert. Außerdem wird die Reibungskraft des Schwingungen unterdrückenden Bereichs 140 mittels des Materials und des Oberflächenzustands der schräg verlaufenden Oberflächen der Ringelemente 141-1, 142-1 und 141-2 gesteuert.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Konfiguration beschrieben worden, bei der der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 aus drei Ringelementen gebildet ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Federeigenschaft auch mit einer anderen Anzahl von Ringelementen gesteuert werden.
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Ferner ist als Material für die Ringelemente gehärteter Stahl mit einer Oberflächenpolierbearbeitung oder einer gehärteten Chromplattierung bevorzugt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass hinsichtlich des Materials keine Einschränkung auf dieses bevorzugte Beispiel besteht. Darüber hinaus sind die Stapelbereiche in Form von schräg verlaufenden Oberflächen vorgesehen; bei den Stapelbereichen kann es sich jedoch auch um gekrümmte Oberflächen handeln.
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Im Folgenden wird die Arbeitsweise des Schwingungen unterdrückenden Bereichs 140 des Unterbrechers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der 3 und der 4 beschrieben. Wenn zu Beginn ein Vorgang zum Schließen einer in einem offenen Zustand gemäß 3 befindlichen Schaltung gestartet wird, dann wird die bewegliche Elektrode 122 unmittelbar in der Richtung A nach oben gedrückt und kollidiert mit der feststehenden Elektrode 121 und tritt mit dieser in Kontakt.
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Bei der Kollision der beweglichen Elektrode 122 mit der feststehenden Elektrode 121 wird ein Stoß bzw. Aufprall 123 über den Vakuum-Schalterbereich 123 und den tragenden Leiter 103 zu dem Schwingungen unterdrückenden Bereich 140 übertragen. Der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 absorbiert dann die Aufprallenergie als kinetische Energie.
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Wie in 4 gezeigt ist, führt der tragende Leiter 103 insbesondere eine Verschiebebewegung in der Richtung A entlang der Führungsrohre 134 entgegen der Federeigenschaft und einer Reibungskraft aus, während die zwischen dem unteren Anschlagteil 132 und dem oberen Anschlagteil 133 eingeklemmten Ringelemente 141-1, 142-1 und 141-2 in der Richtung A zusammengedrückt werden.
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Wenn die Ringelemente in der Richtung A zusammengedrückt werden, dann werden die schräg verlaufenden Oberflächen 142-1a und 142-1b des Ringelements 142-1 zwischen den Ringelementen 141-1 und 141-2 keilartig eingeführt, so dass eine Expansion der Ringelemente 141-1 und 141-2 in Radialrichtung verursacht wird. Andererseits wird das Ringelement 142-1 durch die entsprechenden schräg verlaufenden Oberflächen 141-1a und 141-1b der Ringelemente 141-1 bzw. 141-2 zwangsweise dazu veranlasst, eine Kontraktion in Radialrichtung nach innen auszuführen.
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Der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 übt die Federeigenschaft aufgrund einer Kraft der expandierten Ringelemente 141-1 und 141-2, die zu kontrahieren versuchen, sowie einer Kraft des zusammengedrückten Ringelements 142-1 aus, das zu expandieren versucht.
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Auf diese Weise ist der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 in der Lage, die Entstehungszeit einer Schwingungswirkung zu vermindern, indem bei einer Kollision der beweglichen Elektrode 122 mit der feststehenden Elektrode 121 erzeugte kinetische Energie durch Energieabsorption durch Reibung aufgrund der Federeigenschaft der Ringelemente 141-1, 142-1 und 141-2 an sich sowie einer Reibungskraft an den schräg verlaufenden Oberflächen eliminiert wird.
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Auch im Fall eines Kippens des Vakuum-Schalters 120 und einer Bewegung desselben in Radialrichtung beim Schließen der Schaltung kann der Schwingungen verhindernde Bereich 140 die Schwingungen unterdrückende Wirkung ausführen, da die Ringelemente einer solchen Bewegung in der gleichen Richtung folgen. In dem Maße, in dem eine größere Anzahl von Ringelementen aufeinander gestapelt ist, zeigt der Schwingungen unterdrückende Bereich 140 eine verbesserte Nachfolgeeigenschaft.
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7 zeigt eine Seitenansicht des Schwingungen unterdrückenden Bereichs in einem Nachfolgezustand, wenn 15 Ringelemente aufeinander gestapelt sind. In einem Fall, in dem der Vakuum-Schalter 120 sich neigt bzw. kippt und eine Bewegung in Radialrichtung ausführt, folgen die abwechselnd aufeinandergestapelten Ringelemente 141-1, 141-2, ... und 141-8 sowie die Ringelemente 142-1, 142-2, ... und 142-7 dieser Bewegung, wie dies in 7 dargestellt ist.
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Wie vorstehend beschrieben, weist bei diesem Ausführungsbeispiel der Feinbewegungsmechanismus 130 den Schwingungen unterdrückenden Bereich 140 auf, der aus den Ringelementen 141-1 und 141-2 sowie dem Ringelement 142-1 gebildet ist, die an einander entsprechenden Positionen in einem in Richtung einer Mittelachse gestapelten Zustand mit den schräg verlaufenden Oberflächen oder den gekrümmten Oberflächen versehen sind, so dass ein bei Kollision der beweglichen Elektrode 122 mit der feststehenden Elektrode 121 beim Schließen der Schaltung erzeugter Aufprall als Kompressionskraft aufgefangen wird.
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Bei der Kollision erzeugte kinetische Energie wird somit durch Energieabsorption durch Reibung aufgrund der sich durch Kontraktion und Expansion der Ringelemente in Radialrichtung entwickelnden Federeigenschaft sowie einer Reibungskraft an den Berührungsflächen eliminiert. Auf diese Weise wird es möglich, die Zeitdauer der Entstehung einer Schwingungswirkung zu reduzieren. Darüber hinaus lassen sich Schwingungen mit einer einfachen, kompakten und kostengünstigen Konstruktion unterdrücken.
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Selbst wenn sich der Vakuum-Schalter 120 neigt und beim Schließen des Schaltkreises in Radialrichtung bewegt, kann somit die Schwingungswirkung aufgrund der Tatsache unterdrückt werden, dass die Ringelemente dieser Bewegung nachfolgen.
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Die Federeigenschaft des Schwingungen unterdrückenden Bereichs 140 lässt sich in einfacher Weise durch Auswahl der Höhe, des Durchmessers, der im Querschnitt vorhandenen Dicke, der Anzahl der aufeinander zu stapelnden Ringelemente sowie des Winkels und des Materials für die schräg verlaufenden Oberflächen der Ringelemente 141-1, 141-2 und 142-1 steuern.
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Darüber hinaus lässt sich eine Reibungskraft des Schwingungen unterdrückenden Bereichs 140 in einfacher Weise durch Auswahl des Materials und des Oberflächenzustands der schräg verlaufenden Oberflächen der Ringelemente 141-1, 141-2 und 142-1 steuern.
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Die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Ringelemente weisen einen konvexen Bereich mit in der Schnittdarstellung im wesentlichen dreieckiger Formgebung auf der Seite der Innenumfangsfläche oder der Seite der Außenumfangsfläche auf. Es versteht sich jedoch, dass die Ringelemente nicht auf dieses Beispiel beschränkt sind. Zum Beispiel veranschaulicht 8 eine weitere Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei im Schnitt dargestellte Seitenansichten von Ringelementen 151-1 und 151-2 sowie eines Ringelements 152-1 in Darstellungen (a) bzw. (b) gezeigt sind.
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Wie in 8 dargestellt ist, können die Ringelemente 151-1, 151-2 und 152-1 einen konvexen Bereich mit im Querschnitt im wesentlichen trapezförmiger Gestalt auf der Seite der Innenumfangsfläche oder der Seite der Außenumfangsfläche aufweisen. Auch in diesem Fall kann wiederum der gleiche Vorteil erzielt werden.
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Ferner zeigt 9 im Schnitt dargestellte Seitenansichten einer weiteren Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Ringelemente 161-1 und 161-2 sowie ein Ringelement 162-1 in Darstellungen (a) bzw. (b) gezeigt sind.
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Wie in 9 gezeigt ist, sind die Ringelemente 161-1, 161-2 und 162-1 mit Öffnungen 161-1c, 161-2c bzw. 162-1c in Radialrichtung der Ringe ausgebildet. In diesem Fall kann die Federeigenschaft der Ringe durch Auswahl der Anzahl sowie der Formgebungen der Öffnungen 161-1c, 161-2c und 162-1c gesteuert werden.
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10 zeigt eine Draufsicht auf Ringelemente 171-1 und 171-2 in noch einer weiteren Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Wie in 10 gezeigt ist, weisen die Ringelemente 171-1 und 171-2 eine Konstruktion mit Schlitzen 171-1d bzw. 171-2d in einem Teil der Ringe auf. In diesem Fall kann die Federeigenschaft der Ringe durch Auswahl der Breite der Schlitze 171-1d und 171-2d gesteuert werden.
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Es versteht sich, dass der gleiche Vorteil durch Vorsehen eines Schlitzes 172-1d in einem Ringelement 172-1 (nicht gezeigt) erzielt werden kann, das sandwichartig zwischen den Ringelementen 171-1 und 171-2 angeordnet ist.
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Weiterhin zeigen die 11 und 12 Ringelemente 181-1 und 181-2 bzw. ein Ringelement 182-1 in noch einer weiteren Konfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 11 und 12 sind eine von oben gesehene Draufsicht, einen Querschnitt sowie eine Perspektivansicht in Darstellungen (a), (b) bzw. (c) gezeigt.
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Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, sind die Ringelemente 181-1, 181-2 und 182-1, in der Schnittdarstellung betrachtet, aus plattenartigen Elementen mit einer in Längsrichtung symmetrischen gekrümmten Oberfläche oder schräg verlaufenden Oberfläche ausgebildet. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, die Ringelemente in einfacher und kostengünstiger Weise durch ein solches Herstellungsverfahren, wie zum Beispiel Pressen, zu bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 15
- Unterbrecherbetätigungsmechanismus
- 100
- Unterbrecher
- 101
- isolierender Rahmen
- 121
- feststehende Elektrode
- 122
- bewegliche Elektrode
- 124
- Betätigungsstange
- 130
- Feinbewegungsmechanismus
- 140
- Schwingungen unterdrückender Bereich
- 141-1
- Ringelement
- 141-2
- Ringelement
- 141-1a
- schräg verlaufende Oberfläche
- 141-1b
- schräg verlaufende Oberfläche
- 141-2a
- schräg verlaufende Oberfläche
- 141-2b
- schräg verlaufende Oberfläche
- 142-1
- Ringelement
- 142-1a
- schräg verlaufende Oberfläche
- 142-1b
- schräg verlaufende Oberfläche
