DE19610178A1 - Schalterkontaktsystem zum Trennen/Verbinden oder Erden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schalterkontaktsystem zum Trennen/Verbinden oder Erden spannungsführender Anlagenteile insbesondere einer Schaltanlage, mit einem Buchsenteil und einem Steckerteil und kann vorzugsweise bei gasisolierten Hochspan­ nungs-Schaltanlagen eingesetzt werden.

Das Schalten mittels eines drehbar gelagerten Schaltmessers, welches in Fingerkon­ takte eingreift, ist allgemein bei gasisolierten Schaltanlagen bekannt. Weiterhin ist all­ gemein bekannt, daß die Stromübertragung zum Schaltmesser mit Spiralfederkontak­ ten oder Multikontaktlamellen erfolgen kann. Das Schalten von Kontakten kann statt der Dreh- auch mit einer Linearbewegung erfolgen.

Für einen Schalter mit Mittelstellung und zwei Endstellungen (Wechselschalter) müs­ sen zwei Sätze Fingerkontakte und ein Satz Kontakte für den Bewegungsspielraum des Schaltmessers vorhanden sein. Fingerkontakte aus z. B. versilbertem Kupferblech sind relativ teuer und werden in großen Mengen zur Bildung eines derartiges Kontakt­ systems benötigt. Die Montage dieses Kontaktsystems ist zeitintensiv. Kontaktsysteme und Fingerkontakte erfordern ein relativ großes Bauvolumen, was sich auch auf nach­ folgende Komponenten negativ auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schalterkontaktsystem zum Tren­ nen/Verbinden oder Erden der eingangs genannten Art anzugeben, das kompakt auf­ gebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patent­ anspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Buchsenteil mit einer zylin­ derförmigen Ausnehmung versehen ist, in deren Wandung mindestens eine Ringnut eingebracht ist, in die ein federnder, die Ringnut überragender Kontaktierungsring ein­ gelegt ist, daß das Steckerteil einen zylinderförmigen Kontaktierungsdorn aufweist, der mindestens ein über die Mantelfläche des Kontaktierungsdorns ragendes Kontaktie­ rungsstück aufweist, das innerhalb eines Kontaktierungsraumes schwimmend gelagert ist, wobei eine elektrische Kontaktierung des Kontaktierungsstücks mit dem Kontaktie­ rungsraum über mindestens einen federnden Kontaktierungsring erfolgt, welcher in eine Ringnut im Kontaktierungsstück oder in einer Wandung des Kontaktierungsrau­ mes eingelegt ist und diese überragt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es auf­ grund der freien Beweglichkeit des Kontaktierungsdorns in einem sehr weiten Bereich und sehr einfach möglich ist, sowohl Toleranzen der Baukomponenten des Schalter­ kontaktsystems und des eingesetzten Schalterantriebes auszugleichen als auch die durch die Rotation eines mit einer Schaltwelle verbundenen Schaltmessers erzwun­ gene Linearbewegung des Kontaktierungsdorns zu ermöglichen. Das Bauvolumen des Schalterkontaktsystems ist relativ gering. Die zur Stromübertragung notwendigen Kon­ taktierungsringe sind preisgünstig herstellbar und die Montage des Schalterkontaktsy­ stems ist sehr einfach, so daß sich insgesamt ein kostengünstiges Schalterkontaktsy­ stem ergibt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Grundausführung des Schalterkontaktsystems,

Fig. 2 bis 8 Varianten des Schalterkontaktsystems.

In Fig. 1 ist eine Grundausführung des Schalterkontaktsystems dargestellt. Es ist eine Schaltwelle 1 mit senkrecht zur Schaltwellenachse montiertem Schaltmesser 2 zu er­ kennen. Das nicht mit der Schaltwelle verbundene Ende des Schaltmessers 2 ist mit einem Buchsenteil 3 des erfindungsgemäßen Schalterkontaktsystems versehen.

Das Buchsenteil 3 besteht aus einer zylinderförmigen, beidseitig offenen Ausnehmung, in deren Wandung zwei nebeneinander angeordnete Ringnuten 4, 5 eingebracht sind. In jeder Ringnut 4 bzw. 5 ist ein Kontaktierungsring 6 bzw. 7 eingelegt, welcher die Ringnut überragt. Das Buchsenteil 3 ist mit einem Steckerteil 8 kontaktiert, in dem ein zylinderförmiger Kontaktierungsdorn 9 dieses Steckerteils in das Buchsenteil 3 ein­ greift, wodurch ein Kontakt zwischen der Mantelfläche des Kontaktierungsdorns und den Kontaktierungsringen 6, 7 hergestellt wird. Um eine sichere Einführung des Kon­ taktierungsdorn 9 in das Buchsenteil 3 zu gewährleisten, weist der Kontaktierungsdorn 9 ein annähernd halbkugelförmiges Endstück 10 auf. Die Form des Endstückes 10 des Kontaktierungsdorns 9 wird aus dielektrischen Gesichtspunkten im allgemeinen keine Halbkugel sein sondern eine andere Form aufweisen, die grob genähert als halbkugel­ förmig bezeichnet werden kann.

Das weitere Ende des Kontaktierungsdorns 9 ist als kreisscheibenförmiges Kontaktie­ rungsstück 11 ausgebildet und greift in einen Kontaktierungsraum, gebildet durch ei­ nen Hohlzylinder 12 mit kreisringförmiger Hohlzylinderabdeckung 13 und Kontaktie­ rungsboden 14. Im Kontaktierungsboden 14 sind zwei konzentrisch angeordnete Ring­ nuten 15, 16 eingebracht, in die Kontaktierungsringe 17, 18 eingelegt sind. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, pressen die Kontaktierungsringe 17, 18 gegen den Boden des Kontaktierungsstückes 11, so daß ein elektrischer Kontakt hergestellt wird.

Selbstverständlich bestehen Schaltmesser 2 mit Buchsenteil 3 und Kontaktierungsringe 6, 7 sowie Steckerteil 8 mit Kontaktierungsdorn 9, Hohlzylinder 12, Hohlzylinderabdec­ kung 13, Kontaktierungsboden 14 und Kontaktierungsringe 17, 18 aus einem elektrisch hochleitfähigem Material, so daß eine hochleitfähige Verbindung zwischen Kontaktie­ rungsboden 14 und Schaltmesser 2 herstellbar ist.

Am Zentrum des Kontaktierungsbodens 14 ist eine zur Lagerung des Kontaktierungs­ dorns dienende Kreisscheibe 19 aus einem vorzugsweise elektrisch isolierenden Ma­ terial angeordnet. Desgleichen befindet sich ein Kreisring 20 aus einem vorzugsweise elektrisch isolierenden Material zwischen der kreisringförmigen Oberseite des Kontak­ tierungsstückes 11 und der Hohlzylinderabdeckung 13.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird durch den Hohlzylinder 12 mit kreisscheibenförmiger Hohlzylinderabdeckung 13 und Kontaktierungsboden 14 ein Kontaktierungsraum gebil­ det, welcher eine schwimmende Lagerung des die Hohlzylinderabdeckung durchbre­ chenden Kontaktierungsdorns 9 mit seinem Kontaktierungsstück 11 ermöglicht. Hierzu ist der Innendurchmesser der Hohlzylinderabdeckung 13 größer als der Außendurch­ messer des Kontaktierungsdorns 9 und kleiner als der Außendurchmesser des Kontak­ tierungsstückes 11. Desweiteren ist der Abstand des Kontaktierungsbodens 14 von der Innenfläche der Hohlzylinderabdeckung 13 größer als die Breite des Kontaktierungs­ stückes 11. Ferner ragen die Kontaktierungsringe 17, 18 über die Ringnuten 15, 16.

Durch diese Maßnahmen ist der Kontaktierungsdorn 9 radial und axial innerhalb der durch den Kontaktierungsraum gegebenen Grenzen beweglich, wobei auch eine Ab­ winkelung zwischen Kontaktierungsstück 11 und Kontaktierungsboden 14 möglich und zulässig ist. Bei allen Positionen des Kontaktierungsdorns 9 innerhalb des Kontaktie­ rungsraumes ist die elektrisch leitfähige Kontaktverbindung über die federnden Kon­ taktierungsringe 17, 18 gewährleistet.

In Fig. 1 sind gestrichelt beispielhaft einige mögliche Positionen des Kontaktierungs­ dorns 9 gezeigt.

Kreisscheibe 19 und Kreisring 20 verhindern, daß die Kontaktierungsringe 17, 18 zu stark zusammengepreßt werden und derart ein direkter elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen dem Kontaktierungsdorn und dem Kontaktierungsraum unter Umgehung der Kontaktierungsringe geschaffen wird.

In Fig. 1 ist nicht angedeutet, wie das Kontaktierungsstück 11 in den Kontaktierungs­ raum eingebracht wird. Dies erfolgt vorzugsweise gemäß der in Fig. 2 gezeigten Aus­ führungsform, bei der Hohlzylinder und kreisförmige Hohlzylinderabdeckung einstückig als Hülse 21 ausgebildet sind, welche mit einem Kontaktierungsboden 30 vorzugs­ weise über eine Schraubbefestigung 22 verbunden ist.

Fig. 2 zeigt darüberhinaus eine Kontaktierungsvariante, bei der ein Kontaktierungs­ stück 23 derart innerhalb des Kontaktierungsraumes angeordnet ist, daß sich zwei durch das Kontaktierungsstück und die Mantelfläche des Kontaktierungsdorns 9 be­ grenzte Ausnehmungen bilden, welche zur Aufnahme von Kontaktierungsringen 24, 25 geeignet sind. Der Kontaktierungsring 25 drückt gegen den Kontaktierungsboden 30 und der Kontaktierungsring 24 gegen die dem Kontaktierungsraum zugewandte Fläche der Hohlzylinderabdeckung.

In Fig. 3 ist eine Variante dargestellt, bei der lediglich eine Ringnut 31 im Kontaktie­ rungsboden 36 eingebracht ist, während eine Ringnut 27 in der dem Inneren des Kon­ taktierungsraumes zugewandten Fläche der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung vorgesehen ist. In den Ringnuten 31 bzw. 27 befinden sich Kontaktierungsringe 32 bzw. 28. Die Hülse mit der Ringnut 27 ist mit Ziffer 26 bezeichnet. Die Ringnut 27 bildet an ihrer der Mantelfläche des Kontaktierungsdorns 9 zugewandten Fläche einen In­ nenring 29, der den Kontaktierungsraum vorteilhaft nach außen hin abschirmt.

In Fig. 4 ist eine Variante dargestellt, bei der sich die Ringnuten nicht in der Wandung des Kontaktierungsraumes befinden, sondern im Kontaktierungsstück 33. Im einzelnen ist eine Ringnut 34 in der der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung (siehe Hülse 21) zugewandten Fläche des Kontaktierungsstückes 33 vorgesehen. Eine Ringnut 35 ist in der dem Kontaktierungsboden 30 zugewandten Fläche des Kontaktierungsstüc­ kes 33 eingebracht. In den Ringnuten 34 bzw. 35 befinden sich Kontaktierungsringe 24 bzw. 25.

In den Fig. 5 und 6 sind Varianten mit Kontaktierungsdornen 9 mit je zwei Kontaktie­ rungsstücken gezeigt, wobei sich jeweils ein Kontaktierungsstück außerhalb des Kon­ taktierungsraumes befindet und mit der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung kon­ taktiert ist. Gemäß Fig. 5 ist eine Ringnut 38 in der außerhalb des Kontaktierungsrau­ mes liegenden Fläche der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung vorgesehen. Die derart mit Ringnut 38 versehene Hülse ist mit Ziffer 37 bezeichnet. In der Ringnut 38 befindet sich ein Kontaktierungsring 39, welcher gegen das außerhalb des Kontaktie­ rungsraumes befindliche kreisringförmige Kontaktierungsstück 40 des Kontaktierungs­ dornes preßt. Gegen das innerhalb des Kontaktierungsraumes angeordnete Kontaktie­ rungsstück 11 drückt der in die Ringnut 31 des Kontaktierungsbodens 36 gelegte Kontaktierungsring 32.

Gemäß Fig. 6 ist eine Ringnut 42 in der der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung (siehe Hülse 21) zugewandten Fläche des außerhalb des Kontaktierungsraumes be­ findlichen kreisringförmigen Kontaktierungsstückes 41 des Kontaktierungsdornes 9 vorgesehen. Der in der der Ringnut 42 befindliche Kontaktierungsring 43 drückt gegen die Hülse 21. Im innerhalb des Kontaktierungsraumes befindlichen kreisringförmigen Kontaktierungsstück 44 ist eine Ringnut 45 eingebracht, in welcher sich ein Kontaktie­ rungsring 46 befindet und gegen den Kontaktierungsboden 30 preßt.

In Fig. 7 ist eine Variante gezeigt, bei der die beiden Ringnuten 50, 51 des Buchsen­ teils 3 nicht parallel zueinander liegen, sondern auf Radiusstrahlen 48, 49, die von der Mittelachse 47 der Schaltwelle 1 ausgehen. In den Ringnuten 50, 51 sind Kontaktie­ rungsringe 52, 53 eingebracht. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, daß die Kontak­ tierungs-Baukomponenten 50/51/52/53 an die Drehbewegung des Schaltmessers 2 während der Kontaktierung angepaßt sind. Insbesondere bei relativ geringen Entfer­ nungen zwischen Buchsenteil 3 und Schaltwelle 1 ergibt sich eine relativ stark ge­ krümmte Kontaktierungs-Drehbewegung, so daß die Ausbildung der Ringnuten 50, 51 gemäß Fig. 7 von großem Vorteil ist.

In Fig. 8 ist die "Umkehrlösung" der Ausführungen nach den Fig. 1 bis 7 gezeigt, bei der sich nicht das Buchsenteil, sondern das Steckerteil 8 mit Kontaktierungsdorn 9 am Schaltmesser 54 befindet. Die spezielle Ausführungsform von Buchsenteil 3 und Stec­ kerteil 8 kann wie vorstehend unter den Fig. 1 bis 7 beschrieben erfolgen.

Für alle Varianten werden vorzugsweise federnde Spiralfederkontakte oder federnde Mäanderkontakte als Kontaktierungsringe eingesetzt.

Bei allen Varianten sind stets zwei Kontaktierungsringe sowohl für die Kontaktierung zwischen dem Kontaktierungsraum und dem schwimmend gelagerten Kontaktierungs­ dorn als auch für die Kontaktierung zwischen dem Kontaktierungsdorn und dem Buchsenteil vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, es sind vielmehr je nach erforderlicher Stromtragfähigkeit Varianten mit nur einem Kontaktie­ rungsring und Varianten mit mehr als zwei Kontaktierungsringen ausführbar.

Claims (14)

1. Schalterkontaktsystem zum Trennen/Verbinden oder Erden spannungsfüh­ render Anlagenteile insbesondere einer Schaltanlage, mit einem Buchsenteil und ei­ nem Steckerteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Buchsenteil (3) mit einer zylinder­ förmigen Ausnehmung versehen ist, in deren Wandung mindestens eine Ringnut (4, 5, 50, 51) eingebracht ist, in die ein federnder, die Ringnut überragender Kontaktierungs­ ring (6, 7, 52, 53) eingelegt ist, daß das Steckerteil (8) einen zylinderförmigen Kontak­ tierungsdorn (9) aufweist, der mindestens ein über die Mantelfläche des Kontaktie­ rungsdorns ragendes Kontaktierungsstück (11, 23, 33, 40, 41, 44) aufweist, das inner­ halb eines Kontaktierungsraumes (12 + 13 + 14, 21 + 30, 26 + 36, 37 + 36) schwim­ mend gelagert ist, wobei eine elektrische Kontaktierung des Kontaktierungsstücks mit dem Kontaktierungsraum über mindestens einen federnden Kontaktierungsring (17, 18, 24, 25, 28, 32, 39, 43, 46) erfolgt, welcher in eine Ringnut (15, 16, 27, 31, 34, 35, 38, 42, 45) im Kontaktierungsstück oder in einer Wandung des Kontaktierungsraumes eingelegt ist und diese überragt.

2. Schalterkontaktsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktierungsraum aus einem Hohlzylinder (12) mit kreisringförmiger Hohlzylinderab­ deckung (13) und einem Kontaktierungsboden (14) besteht, wobei der Kontaktierungs­ dorn (9) die Hohlzylinderabdeckung durchbricht.

3. Schalterkontaktsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlzylinder und kreisringförmige Hohlzylinderabdeckung einstückig als Hülse (21) ausgebildet sind, welche mit einem Kontaktierungsboden (30) vorzugsweise über eine Schraubbefestigung (22) verbunden ist.

4. Schalterkontaktsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ringnut (15, 16, 31) im Kontaktierungsboden (14, 30) vorgesehen ist (Fig. 1, 3, 5).

5. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Ringnut (27) in der dem Inneren des Kontaktierungs­ raumes zugewandten Fläche der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung vorgesehen ist (Fig. 3).

6. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Ringnut (35, 45) in der dem Kontaktierungsboden zu­ gewandten Fläche des Kontaktierungsstücks (33, 44) vorgesehen ist (Fig. 4, 6).

7. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Ringnut (34) in der der kreisringförmigen Hohlzylinder­ abdeckung zugewandten Fläche des Kontaktierungsstücks (33) vorgesehen ist (Fig. 4).

8. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kontaktierungsstück (23) derart innerhalb des Kontaktierungsraumes angeordnet ist, daß sich mindestens eine durch das Kontaktierungsstück und die Mantelfläche des Kontaktierungsdorns (9) begrenzte Ausnehmung bildet, welche zur Aufnahme eines Kontaktierungsringes (24, 25) geeignet ist (Fig. 2).

9. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontaktierungsdorn (9) zwei Kontaktierungsstücke (11 und 40, 41 und 44) aufweist, wobei sich ein Kontaktierungsstück (40, 41) außerhalb des Kontaktie­ rungsraumes befindet und mit der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung kontaktiert ist (Fig. 5, 6).

10. Schalterkontaktsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine Ringnut (38) in der außerhalb des Kontaktierungsraumes liegenden Flä­ che der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung vorgesehen ist (Fig. 5).

11. Schalterkontaktsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine Ringnut (42) in der der kreisringförmigen Hohlzylinderabdeckung zuge­ wandten Fläche des außerhalb des Kontaktierungsraumes befindlichen Kontaktie­ rungsstücks (41) vorgesehen ist (Fig. 6).

12. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der in das Buchsenteil (3) eingreifende Abschnitt des Kontaktie­ rungsdorns (9) als annähernd halbkugelförmiges Endstück (10) ausgebildet ist.

13. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die nicht zur elektrischen Kontaktierung bestimmten Flächen des Kontaktierungsraumes und/oder des Kontaktierungsdornes (9) zumindest teilweise mit einem elektrischen Isolator (19, 20) versehen sind.

14. Schalterkontaktsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Ausstattung des Buchsenteils (3) mit mindestens zwei Ringnu­ ten (50, 51) diese Ringnuten (50, 51) auf Radiusstrahlen (48, 49) liegen, welche von der eine Kontaktierungs-Drehbewegung bewirkenden Drehachse (47) ausgehen (Fig. 7).