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Die
Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Vakuumschalter mit koaxial
zueinander angeordneten Kontakten, von denen wenigstens einer in Achsrichtung
bewegbar und mit einem Stromleiterbolzen sowie einer Stoßdämpfung versehen
ist.
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Schaltgeräte weisen
potentialbehaftete Strombahnen auf, die mit Hilfe von Schaltstücken elektrische
Kontakte bilden. Diese Kontakte müssen eingeschaltet, mit Hilfe
von Federkräften
aufeinandergepreßt
und ausgeschaltet werden können.
Dazu sind eine mechanische Koppelung an einen Antriebsmechanismus
und Kontaktkraftfedern erforderlich. Dabei muß der Antriebsmechanismus gegenüber den
potentialbehafteten Teilen der Strombahnen elektrisch isoliert sein.
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Kontaktkraftfedern
sind ein Toleranzausgleich und ein kraftbegrenzendes, insbesondere kraftregulierendes
Element. Dieses erzeugt einen bestimmten Durchdruck, d.h. der Antrieb
ist so bemessen, daß er über den
Berührungspunkt
hinaus weiterdrückt
und von diesem Moment an wird die Kontaktkraft aufgebaut. Diese ändert sich
mit der Lebensdauer des Schaltgerätes, wenn Kontaktabbrand auftritt.
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Herkömmlich sind
diese Kontaktkraftfedern als normale Schraubendruckfedern oder Blattfedern, jedenfalls
als normale Metallfedern, ausgebildet. Da diese Metallfedern elektrisch
leitende Teile sind, ergibt sich die Notwendigkeit einer elektrischen
Isolation, um am Antrieb, der ja zur Handhabung des Schalters dient
und vom Bedienpersonal berührt
werden muß,
ein Erdpotential sicherzustellen. Folglich wird neben einer Kontaktkraftfeder
ein zusätzliches Isoliermittel
benötigt.
Dazu dienen bei den konventionellen Hebelschaltern die als feste
Formstoff-Isolierteile ausgebildeten bewegbaren Kontaktträger, auf denen
die Kontakthebel mit ihren Kontaktkraftfedern, gegen ein eventuell
leitendes metallisches Stellelement isoliert, angeordnet sind. Dabei
besteht jedoch der Nachteil, daß Stahlfedern
elektrisch leitend sind und damit Hauptstrompotentiale verschleppen
können.
Eine derartige Konstruktion ist für die handelsüblichen
Vakuumschalter mit ihren koaxial zueinander angeordneten Schaltkontakten
nicht geeignet.
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Aber
auch die Kontakte der Vakuumschalter neigen beim Ein- oder Ausschaltvorgang
unter Last zum Verschweißen.
Dadurch kann die spätere
Kontakttrennung behindert und die Funktionsfähigkeit dieser Schalter entsprechend
beeinträchtigt
werden. Ursache dieses unerwünschten
Effektes können Lichtbögen sein,
die bei den verhältnismäßig geringen
Kontaktabständen
zünden
und insbesondere neu zünden
können.
Das führt,
wie erwähnt,
einerseits zu einem unerwünschten
Kontaktabbrand und andererseits kann es zu einer Kontaktverschweißung führen. Deshalb
hat man in diesem Bereich eine Dämpfungseinrichtung
vorgesehen.
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In
einer bekannten, in der
DE-OS
41 19 706 beschriebenen Anordnung für Vakuumschalter mit koaxial
zueinander angeordneten Kontakten, enthält diese eine Dämpfermasse,
die wie eine Dämpfungsflüssigkeit
in einer elastischen Hülle
eingeschlossen ist und nach einer Volumenminderung durch eine Stoßbelastung
eine elastische Rückdeformation
bewirkt. Diese Stoßdämfung ist
zwischen der Stromzuführung
und dem beweglichen Kontakt angeordnet und hat deshalb keine Wirkung
auf die Bewegung der Kontakte beim Ausschaltvorgang.
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Die
DE 42 01 956 A1 zeigt
eine andere Kontaktanordnung für
Vakuumschalter mit koaxial zueinander angeordneten Kontakten, bei
welcher der in Achsrichtung bewegbare Kontakt mit einer Stoßdämpfung versehen
ist. Diese ist zwischen der Stromzuführung zum bewegbaren Kontakt
und einer Koppelstange des Antriebsgestänges angeordnet und soll beim Öffnen des
Kontaktes sowohl die stoßartige
Zugspannung als auch die stoßartige
Druckspannung beim Erreichen eines Anschlages für die Koppelstange in der Endstellung
der Kontakte begrenzen und damit die Auslösung hochfrequenter Schwingungen
beim Erreichen der Endstellung verhindern. Außerdem soll beim Einschaltvorgang
des Vakuumschalters ein Prellen der Kontakte vermieden werden und
damit eine Verschweißung
der Kontakte.
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Die
Stoßdämpfung ist
in Form von Tellerfedern oder als Mitnehmer ausgebildet, der am
Ende der Koppelstange oder der Stromzuführung befestigt ist. Dieser
Mitnehmer ist von einer Greifvorrichtung umgeben, die an der Stromzuführung befestigt
ist, aber auch an der Koppelstange befestigt sein kann. Der Zwischenraum
zwischen dem Mitnehmer und der Greifvorrichtung ist derartig mit
einer Dämpfermasse gefüllt, daß im Falle
einer Stoßbelastung
in Druck- oder Zugrichtung eine Fortpflanzung von Stoßwellen durch
beide Elemente in Achsrichtung nicht möglich ist. Weiterhin ist vorgesehen,
auch die Flachseiten des Mitnehmers und die innere Oberfläche des
Greifers mit einer Dämpfungsmasse
zu versehen. Als Dämpfungsmasse
werden sowohl Gummi oder Silikon-Kautschuk als auch elastischer
Kunststoff genannt. Darüber
hinaus kann ein in der 2 dieser Offenlegungsschrift
dargestellter weiterer Mitnehmer vorgesehen sein. Da sowohl Tellerfedern,
als auch Gummi oder Kautschuk zwar eine federnde, aber nicht unbedingt
eine dämpfende
Wirkung aufweisen, kann diese Anordnung zum schwingenden Aufschaukeln
neigen, insbesondere durch die Anordnung von zwei elastischen Elementen
in einer Kraftflußrichtung,
die unabhängig
voneinander schwingen können.
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Die
DE-PS 42 05 206 C2 beschreibt
eine weitere Kontaktanordnung für
Vakuumschalter mit koaxial zueinander angeordneten Kontakten, von
denen wenigstens einer in Achsrichtung bewegbar und mit einem Stromleiterbolzen
versehen ist. Hier ist der Stromleiterbolzen mit einer elektromagnetischen
Vorrichtung versehen, die als Hemmvorrichtung zur Hemmung der Kontaktbewegung
durch die Erzeugung mechanischer Reibungskräfte dient. Diese Anordnung
ist in ihrem Aufbau sehr aufwendig und somit extrem kostenintensiv.
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Ausgehend
von einer Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des
Patentanspruches 1 (
DE
42 01 956 A1 ) liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
die Funktionen "Isolieren", "Bereitstellen der
Kontaktkraft" und "Dämpfen" mit geringstem konstruktiven, materialmäßigen und
kostenmäßigen Aufwand
zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
daß das
Elastomer ein Elastomerelement bildet und nur mit dem antriebsseitigen
Teil des Antriebsgestänges
verbunden ist.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen in einer konstruktiven Vereinfachung
und einer Kostenreduzierung aber auch in einer höheren Sicherheit, da die Anzahl
der insgesamt verwendeten Bauteile gering ist und da das erfindungsgemäße Elastomerelement, das
nur mit dem antriebsseitigen Teil des Antriebsgestänges verbunden
ist, ein Aufschaukeln der Schwingungen der Kontaktanordnung verhindert.
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Für den vorgeschlagenen
Zweck eignen sich insbesondere Elastomere des Typs thermoplastische Polyurethane.
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Die
Anwendung von modernen Elastomeren in Schaltgeräten zu diesem Zweck ist bislang
noch nicht bekannt. Mit geeigneter Ausbildung von Körpern aus
Elastomeren ist es möglich,
die Funktionen "isolieren", "Kontaktkraft bereitstellen" und Dämpfen" in einem Bauteil
zu vereinigen. Das im eingeschalteten Zustand komprimierte Elastomer
stellt im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei gleichzeitig die
Kontaktkraft bereit.
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Die
Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten,
den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränkenden Beispiels, unter Bezugnahme
auf die zugehörige Zeichnung,
näher erläutert werden.
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Die 1 zeigt
schematisch die Kontaktanordnung eines Vakuumschalters mit koaxial
zueinander angeordneten Kontakten in der Ausschaltstellung.
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Die 2 zeigt
schematisch die Kontaktanordnung eines Vakuumschalters mit koaxial
zueinander angeordneten Kontakten in der Einschaltstellung.
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Die 1 zeigt
schematisch die Kontaktanordnung eines Vakuumschalters mit koaxial
zueinander angeordneten Kontakten 1 und 2 in der
Ausschaltstellung. Der in axialer Richtung bewegbare Kontakt 1 ist über eine
Koppelstange 3 mit einer flexiblen Stromzuführung 4 verbunden,
der feststehende Kontakt 2 mit einer weiteren Stromschiene 5.
Im Antriebsgestänge 6 ist
zwischen dem Schalterantrieb 7 und der Koppelstange 3 für den bewegbaren
Kontakt 1 ein kombiniertes Isolier- Feder- und Dämpfungselement 8 angeordnet.
Dieses besteht aus einem Becher- oder kastenförmigen Mitnehmer 9 und einem
darin befindlichen Elastomerelement 10. Dabei ist das Elastomerelement 10 mit
dem antriebsseitigen Teil des Antriebsgestänges 6 verbunden und der
Mitnehmer 9 mit dem koppelstangenseitigen Teil des Antriebsgestänges 6.
Ein geeignetes Material für das
Elastomerelement 10 ist z. B. thermoplastisches Polyurethan,
wie es unter der Handelsbezeichnung "Desmopan" erhältlich
ist.
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Die 2 zeigt
schematisch die Kontaktanordnung des Vakuumschalters mit koaxial
zueinander angeordneten Kontakten gemäß der 1 in der Einschaltstellung.
Mit der 1 identische Teile sind mit
den gleichen Bezugszeichen versehen. Der in axialer Richtung bewegbare
Kontakt 1 ist durch den Schalterantrieb 7 über das
Antriebsgestänge 6 mit dem
darin angeordneten kombinierten Isolier- Feder- und Dämpfungselement 8 geschlossen.
Dabei ist durch einen Schubüberschuß des antriebsseitigen Teils
des Antriebsgestänges 6 das
damit verbundene, in dem kombinierten Isolier- Feder- und Dämpfungselement 8 befindliche,
Elastomerelement 10 komprimiert worden und stellt die erforderliche
Kontaktkraft zur Verfügung.
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Beim
Einschalten des Vakuumschalters wird die Antriebskraft des Schalterantriebs 7 über den
antriebsseitigen Teil des Antriebsgestänges 6, das kombinierte
Isolier- Feder- und Dämpfungselement 8 den koppelstangenseitigen
Teil des Antriebsgestänges 6 und
die Koppelstange 3 auf den in axialer Richtung bewegbaren
Kontakt übertragen.
Dabei wird durch einen Schubüberschuß des antriebsseitigen
Teils des Antriebsgestänges 6 das
damit verbundene, in dem kombinerten Isolier- Feder- und Dämpfungselement 8 befindliche,
Elastomerelement 10 komprimiert und stellt dadurch die
erforderliche Kontaktkraft zur Verfügung.
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Gleichzeitig
wirkt das Elastomerelement 10 durch seine Materialeigenschaften
als Dämpfer
gegen ein Kontaktprellen und als Isolation zwischen dem Schalterantrieb 7 und
den potentialbehafteten Teilen der Stromzuführung 4, der Koppelstange 3 und des
Kontaktes 1.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen in einer konstruktiven Vereinfachung,
einer Kostenreduzierung und einer höheren Sicherheit durch geringe
Anzahl der insgesamt verwendeten Bauteile.