DE19628634A1

DE19628634A1 - Trennschalter sowie optisches Überwachungssystem für einen solchen Schalter

Info

Publication number: DE19628634A1
Application number: DE1996128634
Authority: DE
Inventors: Franz Vogl
Original assignee: FRANZ VOGL ELECTRONIC GmbH
Current assignee: FRANZ VOGL ELECTRONIC GmbH
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: DE19628634C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf ein optisches Überwachungssystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 7.

Ein derartiger Trennschalter bzw. ein solches Überwachungssystem sind Gegenstand der Hauptanmeldung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trennschalter sowie ein optisches Überwachungssystem aufzuzeigen, der bzw. das bei vereinfachter Ausbildung dennoch eine zuverlässige Überwachung des tatsächlichen Zustandes des Schalters ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Trennschalter entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und ein optisches Überwachungssystem entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 7 ausgebildet.

"Unterschiedliche Licht-Übertragungsfunktion" bedeutet im Sinne der Erfindung insbesondere unterschiedliche an den Lichtempfänger übermittelte Lichtstärke.

Bei der Erfindung weisen die wenigstens zwei zur Überwachung verwendeten Lichtstrecken bevorzugt einen gemeinsamen Lichtsender und einen gemeinsamen Lichtempfänger auf. Die beiden Lichtstrecken unterscheiden sich dann beispielsweise lediglich dadurch, daß im Zustand "Ein" und im Zustand "Aus" unterschiedliche Reflektoren zur Anwendung kommen.

Durch die den Schaltbolzen bzw. dessen Stellung überwachenden Lichtstrecken ist der tatsächliche Zustand des Trennschalters zu jedem Zeitpunkt zuverlässig bestimmbar, und zwar beispielsweise zusätzlich zu einem von einem Meldeschalter gelieferten Signal.

Von den wenigstens zwei Lichtstrecken überwacht die eine den Zustand ,,EIN" und die andere den Zustand "AUS", d. h. beispielsweise nur in diesen Zuständen werden von dem Lichtempfänger jeweils akzeptierte Signale geliefert, so daß auch Zwischenstellungen des Schaltbolzens, die z. B. durch Defekte im Schalter-Antrieb usw. bedingt sind, festgestellt werden können.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird in Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt einen motorgesteuerten Schalter, insbesondere für Mittelspannungsschaltanlagen oder Hochspannungsschaltanlagen;

Fig. 2 und 3 jeweils in Detaildarstellung die Kontakte des Schalters im geschlossenen sowie im geöffnetem Zustand, zusammen mit der diesen Zustand überwachenden opto-elektrischen Überwachungseinrichtung;

Fig. 4 und 5 in ähnlicher Darstellung wie die Fig. 2 und 3 eine weitere mögliche Ausführungsform.

In den Figuren ist 1 ein Trennschalter, der insbesondere für Mittelspannungsschaltanlagen oder Hochspannungsschaltanlagen geeignet ist und der den hierfür bekannten Aufbau besitzt. In einem Gehäuse 2 ist bei der dargestellten Ausführungsform in Richtung einer vertikalen Achse V ein Schaltbolzen 3 um einen vorgegebenen Schalthub zwischen einer den Trennschalter schließenden Stellung (Fig. 2) und einer den Trennschalter öffnenden Stellung bewegbar. Der Schaltbolzen 3 ist in einer Bolzenführung 4 geführt, die auch elektrische Ringkontakte 4 aufweist, welche die elektrische Verbindung zwischen dem Schaltbolzen 3 und dem Anschluß 6 des Schalters 1 herstellen, der der Bolzenführung 4 zugeordnet und gegenüber dem Gehäuse 2 isoliert ist.

Der Schaltbolzen 3 bildet an seinem in den Figuren unteren Ende die eigentliche Kontakt bzw. Schaltfläche und besitzt dort ein in einer Längsbohrung 7 angeordnetes, gefedertes Kontaktelement 8.

Zum Bewegen des Schaltbolzens 3 ist dieser an seinem anderen Ende mit einer achsgleich mit der Achse V liegenden Stange 9 aus elektrisch isolierenden Material versehen, die an ihrem dem Schaltbolzen 3 entferntliegenden Ende mit einem Hebel 10 eines u. a. auch einer Schaltstange 11 aufweisenden Hebelgetriebes 12 zusammenwirkt. Die Schaltstange 11 ist durch einen Elektromotor aufweisenden Motorantrieb 1 3 zum Öffnen und Schließen des Schalters 1 hin- und herbewegbar. Im Motorantrieb 13 ist ein Meldeschalter 14 vorgesehen.

Dem Schaltbolzen 3 ist im Inneren des Gehäuses 1 ein nicht bewegter Tulpenkontakt 15 zugeordnet, in welchen bei geschlossenem Schalter 1, d. h. in der "EIN"-Position des Schalters der Schaltbolzen 3 hineinreicht. Der Tulpenkontakt 15 besitzt einen mit dem Schaltbolzen zusammenwirkenden Ringkontakt 16 sowie einen Kontaktbolzen 17, gegen den das Kontaktelement 8 bei geschlossenem Schalter federnd anliegt. Der Tulpenkontakt 15 ist Bestandteil des zweiten, ebenfalls gegenüber dem Gehäuse 2 isolierten Anschlusses 18 des Schalters 1. Es versteht sich, daß der Schaltbolzen 3 mit seinen Elementen, die Bolzenführung 4 mit dem Ringkontakten 5, der Anschluß 6, der Tulpenkontakt 15 mit seinen Elementen und der Anschluß 18 aus einem elektrisch gut leitenden Material bestehen.

Um den tatsächlichen Zustand des Schalters 1 bzw. der Lage des Schaltbolzens 3 zu überwachen, ist in der Wandung des Gehäuses 2 bzw. in einer dortigen Bohrung 19, die beispielsweise auch für eine optische Sichtüberprüfung verwendet werden kann, ein von einem Lichtsender 20 und zwei Lichtempfängern 21 und 22 gebildetes Überwachungselement 23 vorgesehen, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform derart, daß die Achsen der optischen Austritts- oder Eintritts-Öffnungen des Lichtsenders 20 und der Lichtempfänger 21 und 22 in einer gemeinsamen Ebene liegen, die auch die Achse V einschließt. Das Überwachungselement 23 ist weiterhin radial gegenüber der Achse V versetzt derart angeordnet, daß die Achsen dieser Öffnungen des Lichtsenders 20 und der Lichtempfänger 21 und 22 jeweils mit der Achse V einen Winkel kleiner als 90° einschließen, der sich zu dem Tulpenkontakt 15 hin öffnet.

Der Lichtsender 20 ist beispielsweise von einer Lichtquelle, z. B. von Licht- oder Laserdiode gebildet. Die Lichtempfänger 21 und 22 sind auf Licht ansprechende opto elektrische Bauelemente, beispielsweise Fotodioden oder Fototransistoren.

Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß der Lichtsender 20 und die beiden Lichtempfänger 21 und 22, die jeweils beidseitig von dem Lichtsender 20 vorgesehen sind, von den Enden von Lichtleitern oder von an Lichtleitern vorgesehenen optischen Elementen gebildet sind, die an eine opto-elektrische Einheit führen, in der in einem größeren, räumlichen Abstand vom Schalter 1 eine Lichtquelle, beispielsweise die Leucht- oder Laserdiode, sowie die lichtempfindlichen Elemente, beispielsweise die Fotodioden oder Fototransistoren angeordnet sind.

Dem Überwachungselement 23 ist ein erste Reflektor 24 an der Bolzenführung 4 bzw. an dem dortigen Ringkontakt 5 zugeordnet, ein zweiter Reflektor 25 ist an der Außen- bzw. Mantelfläche des Schaltbolzens 3 gebildet. Die beiden Reflektoren 24 und 25 sind so angeordnet und geneigt, daß dann, wenn sich der Schalter 1 in dem Zustand "AUS" befindet, der von dem Lichtsender 20 ausgehende Lichtstrahl 26 am Reflektor 24 auf den in den Fig. 2 und 3 unteren Lichtempfänger 22 reflektiert wird und kein oder im wesentlichen kein Licht auf den Empfänger 21 trifft. Bei dem Zustand "EIN" des Schalters 1 ist der Lichtweg zu dem Reflektor 24 durch den Schaltbolzen 3 unterbrochen und der Lichtstrahl 26 wird an dem Reflektor 25 an dem Lichtempfänger 21 reflektiert, während kein Licht oder im wesentlichen kein Licht auf den Lichtempfänger 22 trifft. Hierdurch kann die tatsächliche Stellung des Schaltbolzens 3 genau überwacht werden. Befindet sich der Schaltbolzen 3 beispielsweise wegen eines Defektes im Motorantrieb oder in dem Hebelgetriebe 20 in einer Stellung zwischen ,,AUS" und ,,EIN", so wird der Weg des Lichtstrahles 26 zum Reflektor 24 unterbrochen, während gleichzeitig auch an dem Reflektor 25 kein Licht auf einen der beiden Empfänger 21 und 22 reflektiert wird, so daß insgesamt die tatsächliche Stellung des Schaltbolzens 3 zuverlässig überwacht werden kann.

Durch eine Verknüpfung des Signals des Meldeschalters 14 mit den Signalen der Empfänger 21 und 22 bzw. mit hiervon abgeleiteten Signalen ist weiterhin auch eine Überwachung der ordnungsgemäßen Arbeitsweise des Überwachungselementes 23 bzw. der von diesem Element und den Reflektoren 24, 25 gebildeten Lichtstrecken möglich.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Ebene des Reflektors 25 bei der dargestellten Ausführungsform gegenüber der Achse V derart geneigt, daß sie mit dieser Achse einen spitzen Winkel einschließt, der sich nach oben, d. h. zu der dem Tulpenkontakt 15 abgewandten Seite hin öffnen.

Die Fig. 4 zeigt als weitere Ausführungsform einen Schalter 1a, der sich vom Schalter 1 der Fig. 2 und 3 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß anstelle des Überwachungselementes 23 ein Überwachungselement 23a vorgesehen ist, welches den Sichtsender 20 und lediglich einen Lichtempfänger, nämlich beispielsweise den Lichtempfänger 21 aufweist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sowohl bei geschlossenem Schalter (Fig. 4) als auch bei geöffnetem Schalter (Fig. 5) der Lichtstrahl 26 jeweils auf den Lichtempfänger 21 reflektiert wird, und zwar an den Reflexionsflächen bzw. Reflektoren 24a bzw. 25a, die hinsichtlich ihrer generellen Funktion und Anordnung den Reflektoren 24 und 25 entsprechen. Beide Reflektoren 24a und 25a haben aber unterschiedliche Eigenschaften, beispielsweise unterschiedliches Reflexionsvermögen z. B. durch unterschiedliche Oberflächen-Gestaltung, wie Oberflächen-Rauhigkeit, Färbung usw. Hierdurch werden bei geöffnetem Schalter 1a und bei geschlossenem Schalter 1a unterschiedliche Licht-Übertragungsfunktionen und damit unterschiedliche Lichtpegel am Lichtempfänger 21 hervorgerufen, was zu unterschiedlichen Signalpegeln in der den Empfänger 21 aufweisenden Elektronik führt.

Auch die Ausbildung der Fig. 4 und 5 hat den Vorteil, daß zuverlässig überwacht ist, ob eine der beiden Schaltstellungen ("EIN" bzw. "AUS") vorhanden ist. Weiterhin kann durch die unterschiedlichen Signalpegel die jeweilige Schaltstellung identifiziert werden.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1, 1a Schalter
2 Gehäuse
3 Schaltbolzen
4 Bolzenführung
5 Ringkontakt
6 Anschluß
7 Längsbohrung
8 Kontaktelement
9 Stange
10 Hebel
11 Schaltstange
12 Hebelgetriebe
13 Motorantrieb
14 Meldeschalter
15 Tulpenkontakt
16 Ringkontakt
17 Kontaktbolzen
18 Anschluß
19 Bohrung
20 Lichtsender
21, 22 Lichtempfänger
23, 23a Überwachungselement
24, 25, 24a, 25a Reflektor
26 Lichtstrahl

Claims

1. Trennschalter mit einem in einem Gehäuse (2) in einer Achsrichtung (V) hin- und herbewegbaren Schaltbolzen (3), der einen ersten Schalterkontakt bildet, sowie mit einem mit dem Schaltbolzen (3) zusammenwirkenden zweiten Schalterkontakt (15), wobei im Gehäuse wenigstens zwei die Stellung des Schaltbolzens (3) überwachende Lichtstrecken (20, 21) vorgesehen sind, von denen eine erste Lichtstrecke den Zustand "Ein" und eine zweite Lichtstrecke den Zustand "Aus" des Schalters (1a) überwacht, nach Patent . . . . . . . . (Patentanmeldung 196 00 668.6), dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg der beiden Lichtstrecken (20, 21) eine unterschiedliche Licht-Übertragungsfunktion aufweist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtstrecken einen gemeinsamen Lichtsender (20) aufweisen.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtstrecken einen gemeinsamen Lichtempfänger (21) aufweisen.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtstrecken jeweils eine Reflektoranordnung mit wenigsten einem Reflektor (24a, 25a) aufweisen, und daß das Reflexionsvermögen der Reflektoranordnungen in beiden Lichtstrecken unterschiedlich ist.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (24a) der zweiten Lichtstrecke so angeordnet ist, daß der Lichtweg (26) zwischen dem Lichtsender (20) und diesem Reflektor (24a) und/oder zwischen dem Reflektor (24a) und dem Empfänger (21) durch den Schaltbolzen (3) unterbrochen ist, wenn sich dieser in der Position "Aus" befindet.

6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (25a) der ersten Lichtstrecke am Schaltbolzen (3) derart vorgesehen ist, daß Licht von diesem Reflektor (25a) an den Lichtempfänger (21) der ersten Lichtstrecke nur dann reflektiert wird, wenn sich der Schaltbolzen (3) in der Position "Ein" befindet.

7. Überwachungssystem für Trennschalter, insbesondere für Hoch- oder Mittelspannungsschalter, die wenigstens einen in einem Gehäuse (2) in einer Achsrichtung (V) hin- und herbewegbaren Schaltbolzen (3) aufweisen, der einen ersten Schalterkontakt bildet, sowie wenigstens einen mit dem Schaltbolzen (3) zusammenwirkenden zweiten Schalterkontakt (15) besitzen, wobei im Gehäuse wenigstens zwei die Stellung des Schaltbolzens (3) überwachende Lichtstrecken (20, 21) vorgesehen sind, von denen eine erste Lichtstrecke den Zustand "Ein" und eine zweite Lichtstrecke den Zustand "Aus" des Schalters (1a) überwacht, nach Patent . . . . . . . . . (Patentanmeldung 196 00 668.6), dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtweg der beiden Lichtstrecken (20, 21) eine unterschiedliche Licht-Übertragungsfunktion aufweist.

8. Überwachungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtstrecken einen gemeinsamen Lichtsender (20) aufweisen.

9. Überwachungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtstrecken einen gemeinsamen Lichtempfänger (21) aufweisen.

10. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtstrecken jeweils eine Reflektoranordnung mit wenigsten einem Reflektor (24a, 25a) aufweisen, und daß das Reflexionsvermögen der Reflektoranordnungen in beiden Lichtstrecken unterschiedlich ist.

11. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (24a) der zweiten Lichtstrecke so angeordnet ist, daß der Lichtweg (26) zwischen dem Lichtsender (20) und diesem Reflektor (24a) und/oder zwischen dem Reflektor (24a) und dem Empfänger (21) durch den Schaltbolzen (3) unterbrochen ist, wenn sich dieser in der Position "Aus" befindet.

12. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (25a) der ersten Lichtstrecke am Schaltbolzen (3) derart vorgesehen ist, daß Licht von diesem Reflektor (25a) an den Lichtempfänger (21) der ersten Lichtstrecke nur dann reflektiert wird, wenn sich der Schaltbolzen (3) in der Position "Ein" befindet.