DE19716956C2 - Elektrischer Leistungsschalter mit einem Kraftbegrenzungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leistungs­ schalter, insbesondere Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Antrieb, einer Unterbrechereinheit und einem Übertra­ gungssystem zur Übertragung einer Schaltbewegung vom Antrieb zur Unterbrechereinheit, welches eine kraftübertragende Schaltstange aus Isolierstoff und auf der Antriebsseite der Schaltstange ein Kraftbegrenzungselement aufweist.

Ein solcher Leistungsschalter ist beispielsweise aus der FR 2 452 774 A1 und aus der DE 37 33 465 A1 bekannt.

Die bekannten Leistungsschalter weisen jeweils Kraftbegren­ zungselemente auf, die eine geringe Elastizität aufweisen und somit die Schaltstange bei der Schaltbewegung, insbesondere bei dem Zug an der Schaltstange durch Beschleunigung erheb­ lich belasten.

Bei hohen Schaltkräften kann bei den bekannten Kraftbegren­ zungselementen über die elastische Verformung hinaus auch eine plastische Verformung erfolgen, die dann das Kraftbe­ grenzungselement unwirksam macht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Kraftbegrenzungselement platzsparend, konstruktiv ein­ fach aufgebaut, dauerhaft und zuverlässig ist. Außerdem soll eine gewisse Mindestelastizität ohne die Gefahr einer blei­ benden Verformung gewährleistet sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kraftbegrenzungselement eine Druckfeder aufweist, an deren antriebsseitigem Ende ein mit der Unterbrechereinheit ver­ bundenes erstes Übertragungselement mit dem, einen Anschlag für die Druckfeder bildenden Kopf angreift und an deren der Unterbrechereinheit zugewandten Ende ein mit dem Antrieb verbundenes zweites Übertragungselement mit dem Boden angreift.

Durch den Einsatz einer Druckfeder ist eine hohe Elastizität gewährleistet und die Gefahr einer plastischen Verformung verringert. Dadurch, daß Druckfedern kostengünstig und in verschiedensten Maßen erhältlich sind, wird die Konstruktion einfach und kostengünstig. Durch die Auswahl der Druckfeder kann die Elastizität in dem gewünschten Bereich entsprechend den gewünschten Schutz für die Schaltstange frei gewählt wer­ den. Beispielsweise weisen längere Schaltstangen für Lei­ stungsschalter mit höherer Betriebsspannung eine größere Ei­ genelastizität auf als kürzere Schaltstangen, so daß dann die Elastizität der Druckfeder geringer gewählt werden kann. Kürzere Schaltstangen benötigen dagegen elastischere Kraft­ begrenzungselemente mit einer entsprechend elastischeren Druckfeder.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Druckfeder als Tellerfederpaket ausgebildet ist.

Tellerfedern weisen die bei den in einem Schalterantrieb wir­ kenden Kräfte erforderliche Stabilität bei geringem Preis auf. Die Elastizität kann durch die Anzahl der Tellerfedern eingestellt werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß von beiden Übertragungselementen eines als Topf ausgebildet ist, der die Druckfeder aufnimmt und dessen Boden ein Wider­ lager für die Druckfeder bildet und von dem jeweils anderen Übertragungselement durchsetzt ist.

Diese Ausführungsform bildet eine besonders einfache Kon­ struktion, bei der die Feder gut vor Umwelteinflüssen ge­ schützt ist.

Vorteilhaft kann außerdem vorgesehen sein, daß der Topf an seiner Innenwand einen Anschlag zur Begrenzung der Relativ­ bewegung des jeweils anderen Übertragungselementes bei einer Kompression der Druckfeder aufweist.

Hierdurch wird eine plastische Verformung des Kraftbegren­ zungselementes vermieden, ohne daß die elastische Wirkung mehr als notwendig reduziert wird.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die Schaltstange in einem gasisolierten Kapse­ lungsgehäuse angeordnet ist und daß das Kraftbegren­ zungselement antriebsseitig außerhalb des Kapselungsgehäuses angeordnet ist.

Bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der mehrere Schal­ terpole aufweist, die von einem gemeinsamen Antrieb angetrie­ ben werden, ist das Kraftbegrenzungselement vorteilhaft di­ rekt hinter dem Schalterantrieb in dem gemeinsamen Antriebs­ strang ausgebildet, so daß ein einziges Kraftbegren­ zungselement für einen dreipoligen Schalter ausreicht.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß zwischen dem Kraftbegrenzungselement und der Schaltstange ein Umlenkgetriebe mit einer gasdicht durch die Wand des Kapselungsgehäuses geführten Umlenkwelle, einer An­ triebskurbel und einer weiteren Antriebskurbel angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie­ ben.

Dabei zeigt

Fig. 1 ausschnittsweise einen Hochspannungs-Leistungsschal­ ter mit dem Übertragungssystem für die Schaltbewegung,

Fig. 2 den Aufbau des Kraftbegrenzungselementes.

In der Fig. 1 ist ein einzelner Leistungsschalterpol 1 mit einer schematisch dargestellten Unterbrechereinheit 2, einem Schalterantrieb 3 und einem Übertragungssystem zur Übertra­ gung einer Schaltbewegung vom Antrieb 3 zur Unterbrecherein­ heit 2 dargestellt, welches eine Schaltstange 4 aus Isolier­ stoff und auf der Antriebsseite der Schaltstange 4 ein Kraft­ begrenzungselement 5 aufweist. Das Kraftbegrenzungselement 5 wird mittels einer Antriebsstange 6 von dem Antrieb 3 über Antriebshebel 7 angetrieben. Der Antrieb 3 kann dabei als Hydraulikantrieb oder als Federspeicherantrieb ausgebildet sein.

Das Kraftbegrenzungselement 5 ist mit einem ersten Arm 8 ei­ ner Antriebskurbel 9 verbunden, deren zweiter Arm 10 eine Koppelstange 11 antreibt, welche die Antriebsbewegung zu wei­ teren, nicht dargestellten Schalterpolen hin überträgt.

Auf der Welle 12, die ortsfest gelagert ist und mit der die Antriebskurbel 9 fest verbunden ist, ist außerdem eine wei­ tere Antriebskurbel 13 befestigt, die im Inneren des Kapse­ lungsgehäuses des Schalters angeordnet ist. In der Figur ist die Kapselungsgehäusewand nicht dargestellt. Sie verläuft zwischen der Antriebskurbel 9 und der weiteren Antriebskurbel 13 und ist von der Antriebswelle 12 gasdicht durchsetzt.

Das Kraftbegrenzungselement 5 ist platzsparend und wartungs­ freundlich in der Nähe des Schalterantriebes angeordnet und wirkt insbesondere bei der Übertragung einer für den Aus­ schaltvorgang erforderlichen Zugkraft kraftbegrenzend, so daß alle Schaltstangen der einzelnen Schalterpole, die mittels der Koppelstange 11 miteinander verbunden sind und von denen nur die Schaltstange 4 dargestellt ist, vor auftretenden Kraftspitzen geschützt werden.

Das Kraftbegrenzungselement 5 weist ein erstes Übertra­ gungselement 14 auf, das mit der Unterbrechereinheit verbun­ den ist sowie ein zweites Übertragungselement 15, das über die Antriebsstange 6 mit dem Antrieb 3 verbunden ist und das die Form eines Topfes aufweist. In dem Topf 15 ist ein Tel­ lerfederpaket 16 angeordnet, dessen einzelne Tellerfedern von ersten Übertragungselement 14 durchsetzt sind. Das erste Übertragungselement 14 weist an seinem antriebsseitigen Ende einen Kopf 17 auf, der einen Anschlag für die Tellerfedern bildet.

Das Tellerfederpaket 16 kann somit zwischen dem Boden des Topfes 15 und dem Kopf 17 bei Ausüben einer Zugkraft auf das erste Übertragungselement 14 und das zweite Übertra­ gungselement 15 soweit komprimiert werden, bis daß der Kopf 17 an einem Anschlag 18 an der Innenseite des Topfes an­ schlägt und damit die Tellerfeder 16 nicht weiter komprimiert werden. In diesem Zustand ist der Kraftbegrenzer unelastisch. Es wird davon ausgegangen, daß bis zum Anschlagen des Kopfes 17 an dem Anschlag 18 eine eventuell auftretende Kraftspitze bereits abgefangen ist.

Die dem Boden 19 des Topfes 15 gegenüberliegende Seite des Topfes ist mit einem Einsatz 20 verschlossen, in den die An­ triebsstange 6 eingeschraubt werden kann.

Somit ist auch ein Auswechseln des Tellerfederpaktes 16 vor Ort einfach möglich.

Der Einsatz der Erfindung ist insbesondere bei Hoch­ spannungs-Leistungsschaltern mit einer mechanischen Kompressionsvor­ richtung für das Löschgas, jedoch auch bei solchen Hochspan­ nungs-Leistungsschaltern, die zum Löschen des Lichtbogens mit einem Heizvolumen ausgestattet sind, vorteilhaft einsetzbar.

Claims (6)

1. Elektrischer Leistungsschalter insbesondere Hoch­ spannungs-Leistungsschalter mit einem Antrieb (3), einer Unter­ brechereinheit (2) und einem Übertragungssystem (4, 5, 6) zur Übertragung einer Schaltbewegung vom Antrieb (3) zur Un­ terbrechereinheit (2), welches eine kraftübertragende Schalt­ stange (4) aus Isolierstoff und auf der Antriebsseite der Schaltstange (4) ein Kraftbegrenzungselement (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftbegrenzungselement (5) eine Druckfeder (16) auf­ weist, an deren antriebsseitigem Ende ein mit der Unterbre­ chereinheit (2) verbundenes erstes Übertragungselement (14) mit dem, einen Anschlag für die Druckfeder bildenden Kopf (17) angreift und an deren der Unterbrechereinheit (2) zugewandten Ende ein mit dem Antrieb (3) verbundenes zweites Übertragungselement (15) mit dem Boden (19) angreift.

2. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (16) als Tellerfederpaket ausgebildet ist.

3. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Übertragungselementen (14, 15) eines als Topf (15) ausgebildet ist, der die Druckfeder (16) aufnimmt und dessen Boden (19) ein Widerlager für die Druckfeder (16) bil­ det und von dem jeweils anderen Übertragungselement (14) durchsetzt ist.

4. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (15) an seiner Innenwand einen Anschlag (18) zur Be­ grenzung der Relativbewegung des jeweils anderen Übertra­ gungselementes (14) bei einer Kompression der Druckfeder (16) aufweist.

5. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange in einem gasisolierten Kapselungsgehäuse (21) angeordnet ist und daß das Kraftbegrenzungselement (5) antriebsseitig außerhalb des Kapselungsgehäuses (21) ange­ ordnet ist.

6. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kraftbegrenzungselement (5) und der Schaltstange (4) ein Umlenkgetriebe (9, 12, 13) mit einer gasdicht durch die Wand des Kapselungsgehäuses geführten Umlenkwelle (12), einer Antriebskurbel (9) und einer weiteren Antriebskurbel (13) angeordnet ist.