DE19708460C1 - Switchgear switch position detection device - Google Patents

Switchgear switch position detection device

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Abstract

A device for ascertaining the switch position of electrical switchgear in which the position and/or the movement status of a movable switch-contact (4) is determined by means of the interaction of a reflecting element (15) associated with the switchgear kinematics, with a light beam (13). The reflecting element (15) is designed as at least one reflection face (10,11,12) generated by embossing the surface of a metallic component (4) of the switchgear, and more specifically as a combination of at least two reflection faces (10,11,12) arranged approximately at right-angles to one another.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schalt­ stellungserfassung von elektrischen Schaltgeräten, bei der die Stellung und/oder der Bewegungszustand eines beweglichen Schaltkontaktes mittels Wechselwirkung eines mit der Kinema­ tik des Schaltgerätes verbundenen, reflektierenden Elementes mit einem Lichtstrahl erfaßt wird.The invention relates to a switching device position detection of electrical switchgear at the position and / or the state of motion of a mobile Switching contact by means of an interaction with the Kinema tik of the switching device connected, reflective element is detected with a light beam.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Patent­ schrift DD 1 33 872 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung sind Blenden oder Spiegel beispielsweise auf Hochspannungspo­ tential in einem Hochspannungsschaltgerät angeordnet, welche einen eingestrahlten Lichtstrahl entsprechend der Schaltge­ rätestellung durchlassen, sperren oder reflektieren.Such a device is for example from the patent document DD 1 33 872 known. In the known device are diaphragms or mirrors, for example, at high voltage tential arranged in a high-voltage switching device, which an incident light beam according to the Schaltge Allow, block or reflect on advice.

Es sind dort zu diesem Zweck Blenden oder Spiegel vorgesehen, die an bewegten Teilen des jeweiligen Hochspannungsschaltge­ rätes befestigt werden.Panels or mirrors are provided for this purpose, on moving parts of the respective high-voltage switchgear advised to be attached.

Beim Befestigen von solchen Elementen, wie Blenden, Filtern, Spiegeln und dergleichen an bewegten Teilen des Schaltgerä­ tes, treten große technische Schwierigkeiten auf. Einerseits muß die Befestigung mechanisch sehr belastbar sein, da die Schalterteile beim Schaltvorgang großen Beschleunigungen aus­ gesetzt sind, andererseits herrschen insbesondere in gekap­ selten Schaltgeräten mit einer Isoliergasfüllung chemisch an­ spruchsvolle Umgebungsbedingungen. Im übrigen muß nach der Montage solcher Elemente zunächst eine Eichung bzw. eine Überprüfung der Positionierung dieser Elemente stattfinden.When attaching such elements as panels, filters, Mirrors and the like on moving parts of the switching device tes, there are great technical difficulties. On the one hand The attachment must be mechanically very resilient, since the Switch parts from high accelerations during the switching process are set, on the other hand, especially in kap Rarely switchgear with an insulating gas filling chemically demanding environmental conditions. Otherwise, the Assembly of such elements first a calibration or Check the positioning of these items.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art entspre­ chende reflektierende Elemente konstruktiv einfach zu gestal­ ten und auch die Montage und Inbetriebnahme zu erleichtern.The present invention is therefore based on the object correspond to a device of the type mentioned reflective elements are structurally easy to design ten and also to facilitate assembly and commissioning.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das re­ flektierende Element als wenigstens eine durch Prägen der Oberfläche eines metallischen Bauteils des Schaltgerätes er­ zeugte Reflexionsfläche ausgebildet ist.The object is achieved in that the right flexing element as at least one by embossing the Surface of a metallic component of the switching device witnessed reflection surface is formed.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sind keine weiteren Teile notwendig, die konstruktiv mit den Schaltgeräteteilen verbunden werden müßten. Dies wirkt sich einerseits kosten­ senkend bei der Herstellung, andererseits auch bei der Inbe­ triebnahme aus. Die Prägung kann derart vorgenommen werden, daß nach dem Zusammenbau des Schaltgerätes keine weitere Ju­ stage notwendig ist. Es besteht auch nicht die Gefahr einer Dejustierung nach langjährigem Gebrauch des Schaltgerätes, so daß die Erfindung zu einer einfachen, kostengünstigen und auf lange Dauer zuverlässigen Schaltstellungserfassung bei einem Schaltgerät führt.Due to the configuration according to the invention, there are no others Parts necessary that are constructive with the switchgear parts should be connected. On the one hand, this affects costs lowering in the production, on the other hand also in the Inbe drive off. The embossing can be done in such a way that after assembling the switching device no further Ju stage is necessary. There is also no danger of one Misalignment after many years of use of the switching device, see above that the invention to a simple, inexpensive and on long lasting reliable switch position detection at one Switchgear leads.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das reflektierende Element als Kombination von wenigstens zwei etwa rechtwinklig zueinander angeordneten Reflexionsflä­ chen ausgebildet ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the reflective element as a combination of at least two reflecting surfaces arranged approximately at right angles to one another Chen is trained.

Durch die Ausbildung in Form von zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Reflexionsflächen wird eine Rückstrahlung eines eingestrahlten Lichtstrahls parallel zur Einstrahlrichtung gewährleistet (Dreispiegelrückstrahlprinzip). Das reflektie­ rende Element kann beispielsweise als sägezahnartige Struktur mit rechtwinklig zueinander stehenden Reflexionsflächen auf­ gebaut sein. Dabei kann jeweils eine Reflexionsfläche in ei­ ner dritten, zu den beiden Ebenen der genannten Reflexions­ flächen senkrecht stehenden Ebene entfallen, wenn in dieser Richtung der Lichtstrahl weit genug aufgefächert ist oder in dieser Richtung eine entsprechende Toleranz beim Nachweis des reflektierten Lichtstrahls besteht.By training in the form of two perpendicular to each other arranged reflection surfaces is a reflection of a incident light beam parallel to the direction of incidence guaranteed (three-mirror reflective principle). That reflects Rende element can, for example, as a sawtooth-like structure with reflecting surfaces at right angles to each other be built. A reflection surface can be in each case in egg ner third, on the two levels of the mentioned reflection  surfaces perpendicular to the plane are omitted if in this Direction of the light beam is fanned out far enough or in this direction a corresponding tolerance in the detection of reflected light beam.

Als besonders vorteilhaft ergibt sich, daß das reflektierende Element an einem im Schaltfall bewegten Kontaktstück angeord­ net ist.It is particularly advantageous that the reflective Element arranged on a moving contact piece in the switching case is not.

In diesem Fall ergibt sich der unmittelbare Nachweis der Schaltstellung am Kontaktstück selbst, d. h. am Ende der kinematischen Kette zwischen dem Schalterantrieb und dem an­ treibbaren Kontaktstück. Es kann somit kein Übertragungsfeh­ ler bei der Schaltstellungsanzeige dadurch auftreten, daß die kinematische Kette vor dem eigentlichen Kontaktstück unter­ brochen ist.In this case, there is direct evidence of Switch position on the contact piece itself, d. H. at the end of kinematic chain between the switch drive and the drivable contact piece. There can therefore be no transmission errors ler occur in the switch position indicator that the kinematic chain in front of the actual contact piece below is broken.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Reflexionsfläche/n in einem Bereich des bewegten Kontaktstücks angeordnet ist/sind, über den im Schaltfall Kontaktfinger eines Gegenkontaktes gleiten und daß die Re­ flexionsfläche/n quer zur Bewegungsrichtung des Kontaktstücks schmaler ausgebildet ist/sind als die Auflagefläche der Kon­ taktfinger.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the reflective surface / n in an area of the moving Contact piece is / are arranged over which in the switching case Contact fingers of a counter contact slide and that the Re flexion surface / s transverse to the direction of movement of the contact piece is / are narrower than the contact surface of the con baton.

Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß die Refle­ xionsfläche bei einem Schaltvorgang nicht durch das Darübergleiten der Kontaktfinger des Gegenkontaktstücks be­ schädigt wird.This configuration ensures that the Refle xionsfläche during a switching process not by the The contact fingers of the mating contact piece slide over it is damaged.

Um einen hohen Reflexionsgrad des reflektierenden Elementes zu erreichen, erweist es sich als vorteilhaft, daß die Refle­ xionsfläche versilbert ist. A high degree of reflection of the reflective element to achieve, it proves advantageous that the Refle surface is silver-plated.  

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft in Form eines Schalt­ gerätes ausgestaltet werden, das ein metallisches Kapselungs­ gehäuse mit wenigstens einem Fenster aufweist, wobei der Lichtstrahl durch das Fenster von außen in das Kapselungsge­ häuse hineinrichtbar ist und wobei außerhalb des Kapselungs­ gehäuses ein lichtempfindliches Element zum Nachweis des durch das reflektierende Element reflektierten Lichtstrahls vorgesehen ist.In addition, the invention can advantageously be in the form of a circuit be designed, which is a metallic encapsulation Has housing with at least one window, the Light beam through the window from outside into the encapsulation area Housing can be set up and being outside the encapsulation a photosensitive element for the detection of the light beam reflected by the reflective element is provided.

Die Erzeugung des Lichtstrahls und der Nachweis des reflek­ tierten Lichtstrahls wird somit auf Erdpotential außerhalb einer insbesondere geerdeten Metallkapselung vorgenommen, während das reflektierende Element selbst auf Hochspannungs­ potential angeordnet ist. Die Justage des Lichtstrahls kann somit gefahrlos auf Erdpotential erfolgen und auch die Span­ nungsversorgung eines entsprechenden lichtemittierenden Ele­ mentes, die auf Hochspannungspotential schwierig wäre, kann einfach gestaltet werden.The generation of the light beam and the detection of the reflec The light beam is thus at earth potential outside made of a grounded metal encapsulation, while the reflective element itself on high voltage potential is arranged. The adjustment of the light beam can thus done safely to earth potential and also the chip Power supply for a corresponding light-emitting element mentes that could be difficult at high voltage potential simply be designed.

Die Erfindung richtet sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem in einem Kontaktstück des Schaltgerätes durch Prägen der Ober­ fläche mit einem Prägestempel eine Reflexionsfläche erzeugt wird.The invention also relates to a method for Production of a device according to the invention, in which a contact piece of the switching device by embossing the upper surface with a stamp creates a reflective surface becomes.

Als vorteilhaft erweist es sich hierbei, daß vor dem Prägen der Oberfläche diese versilbert wird.It proves advantageous here that before embossing the surface is silvered.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ge­ zeigt und nachfolgend beschrieben.In the following the invention is based on a drawing shows and described below.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 schematisch im Querschnitt einen Teil eines Hochspan­ nungsschaltgerätes, Fig. 1 shows schematically in cross section a part of a high-voltage-switching device,

Fig. 2 vergrößert schematisch das reflektierende Element so­ wie einen Prägestempel in einem Längsschnitt des zylindri­ schen Kontaktstiftes. Fig. 2 schematically enlarges the reflective element such as an embossing stamp in a longitudinal section of the cylindri's contact pin.

Innerhalb eines metallischen Kapselungsgehäuses 1 ist, von Schwefelhexafluorid als Isoliergas umgeben ein Trennschalter 2 angeordnet, der ein feststehendes tulpenförmiges Kontakt­ stück 3 als Gegenkontakt mit federnden Kontaktfingern 17 und ein bewegliches Kontaktstück in Form eines hohlen Kontakt­ stiftes 4 aufweist. Der Kontaktstift 4 wird in nicht näher dargestellter Weise in Richtung des Pfeiles 5 von einem nicht dargestellten Antrieb zum Zwecke einer Einschalt- bzw. Ausschaltbewegung angetrieben. In der Figur sind außerdem Abschirmelektroden 6, 7 angedeutet.Within a metallic encapsulation housing 1 , surrounded by sulfur hexafluoride as the insulating gas, a circuit breaker 2 is arranged, which has a fixed tulip-shaped contact piece 3 as a counter-contact with resilient contact fingers 17 and a movable contact piece in the form of a hollow contact pin 4 . The contact pin 4 is driven in a manner not shown in the direction of arrow 5 by a drive, not shown, for the purpose of a switch-on or switch-off movement. Shield electrodes 6 , 7 are also indicated in the figure.

Das Kapselungsgehäuse 1 weist ein Fenster 8 auf, an dem außen eine Vorrichtung 9 zum Aussenden und Empfangen bzw. Nachwei­ sen von Lichtstrahlen in Form beispielsweise eines Lasers oder einer Laserdiode und eines lichtempfindlichen Halblei­ terbauelementes angeordnet ist.The encapsulation housing 1 has a window 8 , on the outside of which a device 9 for transmitting and receiving or detecting light beams in the form of, for example, a laser or a laser diode and a light-sensitive semiconductor component is arranged.

Durch das Fenster 8 kann somit Licht in Richtung des bewegli­ chen Kontaktstiftes 4 in das Kapselungsgehäuse 1 eingestrahlt werden.Through the window 8 light can thus be radiated in the direction of the movable contact pin 4 in the encapsulation housing 1 .

Auf der Oberfläche des Kontaktstiftes 4 ist eine Einprägung angeordnet, die in der Fig. 2 näher dargestellt ist. Die Einprägung weist sägezahnförmig angeordnete Reflexionsflächen 10, 11, 12 auf, von denen jeweils zwei im wesentlichen senk­ recht zueinander und in einem Winkel von etwa 45° zu der Zy­ linderachse des Kontaktstiftes 4 angeordnet sind. Die Refle­ xionsflächen 10, 11, 12 sind eben und so glatt, daß sie einen eingestrahlten Lichtstrahl 13 mit hohem Reflexionsgrad reflek­ tieren. Die Anordnung der einzelnen reflektierenden Flächen in der dargestellten Form hat den Vorteil, daß unabhängig von der Einstrahlrichtung ein Lichtstrahl entweder nur an einer oder zwei Reflexionsflächen 10, 11, 12 reflektiert wird und jeweils mehr oder weniger genau in der Einstrahlrichtung mit umgekehrtem Richtungssinn wieder reflektiert wird (Dreispiegelrückstrahlprinzip).An indentation is arranged on the surface of the contact pin 4 and is shown in more detail in FIG. 2. The embossing has sawtooth-shaped reflection surfaces 10 , 11 , 12 , each of which two are arranged substantially perpendicular to each other and at an angle of approximately 45 ° to the cylinder axis of the contact pin 4 . The Refle xionsflächen 10 , 11 , 12 are flat and so smooth that they reflect an incident light beam 13 with a high degree of reflection. The arrangement of the individual reflecting surfaces in the form shown has the advantage that regardless of the direction of incidence, a light beam is either only reflected on one or two reflecting surfaces 10 , 11 , 12 and is reflected more or less exactly in the direction of incidence with the opposite direction of direction (Three-mirror reflection principle).

Die Reflexionsflächen sind versilbert und poliert.The reflective surfaces are silver-plated and polished.

Bei der Herstellung des reflektierenden Elementes, das durch die Reflexionsflächen 10, 11, 12 gebildet ist, wird zunächst die zylinderförmige Mantelfläche des Kontaktstiftes 4 versil­ bert und poliert. Darauf wird mittels eines Prägestempels 14 eine im Längsschnitt sägezahnförmige Einprägung in die Ober­ fläche des Kontaktstiftes 4 eingebracht. Der Kontaktstift 4 wird für diesen Prägevorgang sinnvollerweise auf seiner In­ nenseite abgestützt.In the manufacture of the reflective element, which is formed by the reflection surfaces 10 , 11 , 12 , the cylindrical outer surface of the contact pin 4 is first versil bert and polished. Then, by means of an embossing stamp 14, a sawtooth-shaped embossing in the longitudinal section is introduced into the upper surface of the contact pin 4 . The contact pin 4 is supported for this embossing process on its In side.

Die gute Qualität der Kontaktstiftoberfläche in bezug auf den Reflexionsfaktor im optischen Bereich bleibt bei einer sol­ chen Prägung erhalten, da die Oberfläche des Prägestempels 14 ebenfalls sehr glatt ausgebildet ist. Auch die Versilberung bleibt hierbei gleichmäßig erhalten.The good quality of the contact surface with respect to the reflection factor in the optical range is retained with such an embossing, since the surface of the stamp 14 is also very smooth. The silver plating is also retained evenly.

Durch die dargestellte Vorrichtung wird in der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung der eingestrahlte Lichtstrahl 13 durch das reflektierende Element 15 in Richtung des Pfeiles 16 zu der Sende- und Empfangseinheit 9 zurückgestrahlt. Dort wird der zurückreflektierte Lichtstrahl 16 registriert und angezeigt bzw. an eine weitere Verarbeitungseinheit kommuni­ ziert, daß der Kontaktstift 4 sich in der Einschaltstellung befindet.By means of the device shown, in the switching position shown in FIG. 1, the incident light beam 13 is reflected back by the reflecting element 15 in the direction of the arrow 16 to the transmitting and receiving unit 9 . There the reflected light beam 16 is registered and displayed or communicated to a further processing unit that the contact pin 4 is in the switched-on position.

Ändert sich die Schaltstellung des Kontaktstiftes 4 oder fährt er beim Einschalten nicht ganz in das Kontaktstück 3 ein, so wird von der Sende- und Empfangseinheit 9 gemeldet, daß der Kontaktstift 4 sich nicht in der Sollposition befin­ det und daß demnach der Schalter defekt ist.Changes the switching position of the contact pin 4 or it does not move fully into the contact piece 3 when it is switched on, the transmitter and receiver unit 9 reports that the contact pin 4 is not in the desired position and that the switch is therefore defective.

Durch die beschriebene Vorrichtung wird somit auf einfache Weise eine hoch zuverlässige wartungsfreie Schaltstellungsan­ zeigevorrichtung realisiert.The device described is thus simple Way a highly reliable maintenance-free switch position pointing device realized.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Schaltstellungserfassung von elektrischen Schaltgeräten, bei der die Stellung und/oder der Bewegungszu­ stand eines beweglichen Schaltkontaktes (4) mittels Wechsel­ wirkung eines mit der Kinematik des Schaltgerätes verbunde­ nen, reflektierenden Elementes (15) mit einem Lichtstrahl (13) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (15) als wenigstens eine durch Prägen der Oberfläche eines metallischen Bauteils (4) des Schaltgerätes erzeugte Reflexionsfläche (10, 11, 12) ausge­ bildet ist.1. Device for switching position detection of electrical switching devices in which the position and / or the Bewegungszu state of a movable switching contact ( 4 ) by means of an interaction with the kinematics of the switching device NEN, reflecting element ( 15 ) with a light beam ( 13 ) is detected , characterized in that the reflecting element ( 15 ) is formed as at least one reflection surface ( 10 , 11 , 12 ) produced by embossing the surface of a metallic component ( 4 ) of the switching device. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (15) als Kombination von wenig­ stens zwei etwa rechtwinklig zueinander angeordneten Refle­ xionsflächen (10, 11, 12) ausgebildet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reflective element ( 15 ) is formed as a combination of at least two approximately at right angles to each other Refle xionsflächen ( 10 , 11 , 12 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (15) an einem im Schaltfall beweg­ ten Kontaktstück (4) angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the reflective element ( 15 ) on a moving in the switching case th contact piece ( 4 ) is arranged. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche/n (10, 11, 12) in einem Bereich des be­ wegten Kontaktstücks (4) angeordnet ist/sind, über den im Schaltfall Kontaktfinger eines Gegenkontaktes (3) gleiten und daß die Reflexionsfläche/n (10, 11, 12) quer zur Bewe­ gungsrichtung des Kontaktstücks (4) schmaler ausgebildet ist/sind als die Auflagefläche der Kontaktfinger (7). 4. The device according to claim 3, characterized in that the reflective surface (s) ( 10 , 11 , 12 ) in a region of the moving contact piece ( 4 ) is / are over which in the switching case contact fingers of a mating contact ( 3 ) slide and that the reflective surface (s) ( 10 , 11 , 12 ) transverse to the direction of movement of the contact piece ( 4 ) is / are narrower than the contact surface of the contact fingers ( 7 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (10, 11, 12) versilbert ist.5. The device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the reflection surface ( 10 , 11 , 12 ) is silver-plated. 6. Schaltgerät mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein metallisches Kapselungsgehäuse (1) mit wenigstens einem Fenster (8) aufweist und daß der Lichtstrahl (13) durch das Fenster (8) von außen in das Kapselungsgehäuse (1) hineinrichtbar ist und daß außerhalb des Kapselungsgehäuses (1) ein lichtempfindliches Element (9) zum Nachweis des durch das reflektierende Element (15) re­ flektierten Lichtstrahls (16) vorgesehen ist.6. Switching device with a device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the switching device has a metallic encapsulation housing ( 1 ) with at least one window ( 8 ) and that the light beam ( 13 ) through the window ( 8 ) from the outside in the encapsulation housing ( 1 ) can be set up and that outside of the encapsulation housing ( 1 ) a light-sensitive element ( 9 ) is provided for detecting the light beam ( 16 ) reflected by the reflecting element ( 15 ). 7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kontaktstück (4) des Schaltgerätes durch Prägen der Oberfläche mit einem Prägestempel (14) eine Reflexionsfläche (10, 11, 12) erzeugt wird.7. A method for producing a device according to one of claims 1 to 5, characterized in that in a contact piece ( 4 ) of the switching device by embossing the surface with an embossing stamp ( 14 ), a reflection surface ( 10 , 11 , 12 ) is generated. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Prägen der Oberfläche diese versilbert wird.8. The method according to claim 7, characterized in that before embossing the surface it is silvered.
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