DE2751844A1

DE2751844A1 - Einrichtung zum wirksamen steuern auf den beweglichen kontakt eines lastschalters vom vakuumtyp ausgeuebten kraefte

Info

Publication number: DE2751844A1
Application number: DE19772751844
Authority: DE
Inventors: Philip Barkan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-11-19
Publication date: 1978-06-22
Also published as: CA1088133A; JPS5391385A; GB1589509A; BR7708528A; US4099039A; ES465196A1; JPS6235235Y2; JPS61162921U

Description

Einrichtung zum wirksamen Steuern der auf den beweglichen Kontakt eines Lastschalters vom Vakuumtyp ausgeübten Kräfte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum weitgehenden Reduzieren des Prellens der Kontakte eines Lastschalters vom Vakuumtyp in Abhängigkeit von dem am Ende eines Schließhubes des beweglichen Kontaktes zwischen den Kontakten auftretenden Stoßes. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zum präzisen Steuern der Kräfte, die durch Beschleunigung zu Beginn und am Ende eines Kontaktöffnungshubes auf den beweglichen Kontakt ausgeübt werden.

Ein Last- bzw. Leistungsschalter vom Vakuumtyp weist in typischer Weise ein evakuiertes Gehäuse, einen stationären sowie einen beweglichen Kontakt innerhalb des Gehäuses und stationäre sowie bewegliche Kontaktstangen auf/ die entsprechend die Kontakte tragen und sich zwischen dem Inneren sowie Äußeren des Gehäuses unter Abdichtung gegenüber dem Gehäuse erstrecken. Es ist vorteilhaft, einen solchen Lastschalter in einem Vakuum-Leistungsschalter abzustützen, indem eine im wesentlichen starre bzw. feste Abstützung für die stationäre Kontaktstange gebildet wird. Wenn der Lastschalter so abgestützt bzw. gehalten wird, werden Stoßkräfte, die dann entstehen, wenn der bewegliche Kontakt am Ende eines

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ORIGINAL INSPECTED

Schließhubes gegen den stationären Kontakt stößt, direkt auf die Abstützung unter wirksamer Umgehung des Gehäuses übertragen. Dieses Umgehen oder Bypassverhalten ist erwünscht, da es in starkem Maße die mechanischen Belastungen reduziert, welche durch solche Stoßkräfte auf das brüchige Glas oder die Keramik des Gehäuses und auf irgendwelche Glas-Metall-Abdichtungen sowie Schweiß- oder Lötverbindungen in dem Gehäuse ausgeübt werden.

Es wurde festgestellt, daß eine sehr viel größere.Kontaktprellneigung in Abhängigkeit von der Schließstoßbeaufschlagung besteht, wenn der Unterbrecher entsprechend dem vorherigen Absatz abgestützt ist (statt einer Abstützung am entgegengesetzten oder beweglichen Kontaktende). Ein solches Prellen ist unerwünscht, da es zu einer zwischen den Kontakten auftretenden Lichtbogenbildung während der Prellperiode führt, was wiederum zu einem übermäßigen Kontaktverschleiß und einer Kontaktverschweißung führt. Bei einer Untersuchung dieses Problems in einem Starkstrom-Leistungsschalter mit einem herkömmlichen Betätigungsmechanismus (der ein Kontaktantriebsgestänge aufweist, welches über einen herkömmlichen Wischbzw. Streif- oder Streichmechanismus an den beweglichen Kontakt angekoppelt ist) wurde festgestellt, daß die feste bzw. starre Anbringung des stationären Kontakts dazu führt, daß sich an dem Betätigungsmechanismus mit einer extrem großen Geschwindigkeit eine entgegengerichtete Kraft aufbauen kann, wenn die Kontakte gegeneinander stoßen. Es wurde ferner festgestellt, daß die anhaftende Flexibilität bzw. Biegsamkeit des Gestänges es ermöglicht, daß diese abrupt entwickelte Gegenkraft überraschenderweise die Bewegung des Ausgangsendes des Betätigungsmechanismus zeitweilig umkehren kann, um hierdurch vorübergehend den beweglichen Kontakt in die Öffnungsrichtung zu ziehen. Kurz danach, wenn sich das Gestänge ausreichend verformt hat, um ein Aufbauen der erforderlichen Schließkraft zum Überwinden dieses Widerstandes zu ermöglichen, wirkt üie Schließkraft in der Weise, daß sie den beweglichen Kontakt in einen Eingriff mit dem stationären Kontakt zurücktreibt, um den Schließvorgang zu beenden. Der von einer nachfolgenden Kontakttrennung begleitete oben beschriebene Stillstand des Betätigungsmechanismus kann gemäß Feststellung trotz der Tatsache auftreten, daß die Betätigungsvorrichtung für den Betätigungsmecha-

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nismus am Eingangsende desselben mehr als genügend Schließenergie zum Überwinden dieser Widerstandskraft zur Verfügung stellt.

Für den in Rede stehenden Starkstrom-Vakuumleistungsschalter sind große Betriebskräfte erforderlich, um die Kontakte zu schließen und geschlossen zu halten, wenn sie großen Fehlerströmen ausgesetzt werden, und auch um die Kontakte mit der erforderlichen großen Geschwindigkeit zu öffnen. Bezüglich des Öffnungsvorgangs muß eine gewisse minimale Stoßkraft auf den beweglichen Kontakt zum Zeitpunkt der Kontakttrennung ausgeübt werden, um sicherzustellen, daß jegliche Verschweißungen zwischen den Kontakten sofort aufgebrochen werden, und um ferner eine schnelle Kontakttrennung zum Verringern des Kontaktverschleißes beizubehalten. Ein durch diese großen öffnenden Stoßkräfte entstehendes Problem besteht in einer Neigung zum Erzeugen derartig großer Beschleunigungen, daß die Kontakte des Lastschalters hierdurch verformt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Einrichtung bzw. eines verbesserten Leistungsschalters der genannten Art.

Erfindungsgemäß ist bei einer Ausführungsform der Leistungsschalter vom Vakuumtyp mit Mitteln zum weitgehenden Reduzieren der Kontaktprellneigung in Abhängigkeit von dem Stoß versehen, der zwischen den Kontakten erzeugt wird, wenn diese am Ende eines Schließhubes zuerst in Eingriff kommen. Dieser Leistungsschalter enthält einen Kontaktwisch- bzw. -streif- oder -Streichmechanismus (contact-wipe mechanism), welcher einen antreibenden Teil und eine zwischen diesem sowie dem beweglichen Kontakt angeordnete Wischfeder enthält. Die Feder wird belastet, um eine zusätzliche Schließkraft auf den beweglichen Kontakt durch eine fortgesetzte Schließbewegung des antreibenden Teils auszuüben, nachdem die Kontakte am Ende des Schließhubes in einen anfänglichen Eingriff gekommen sind. Der Wischmechanismus enthält ferner eine entgegen der Wischfeder wirkende Prellunterdrückungsfeder, die sich während der anfänglichen Stufen der fortgesetzten Bewegung nach dem anfänglichen Kontakteingriff entlastet, um die fortgesetzte Schließbewegung des Antriebsteils zu unterstützen. Das zu diesem Zeitpunkt erfolgende Entlasten der Preilunterdrückungsfeder führt zu einer spürbaren

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Reduzierung des Betrages bzw. der Geschwindigkeit eines Kraftanstiegs an den Kontakten unmittelbar nach ihrem anfänglichen Eingriff. Diese Reduzierung bezüglich des Betrages bzw. der Geschwindigkeit des Kraftanstiegs führt zu einer Verminderung der Prallneigung. Die Prallunterdrückungsfeder hat eine Steifigkeit, die ausreichend klein ist, um in wirksamer Weise ein Trennen der Kontakte unmittelbar nach dem anfänglichen Kontakteingriff am Ende des Schließhubes zu vermeiden.

Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der Kontaktwischmechanismus ferner Kraftübertragungsmittel auf, aie von dem antreibenden Teil nach einer vorbestimmten Anfangsbewegung desselben in einer Kontaktöffnungsrichtung stoßbeaufschlagt werden, um die Kontaktöffnungskraft von dem antreibenden Teil auf den beweglichen Kontakt zu übertragen. Diese Kraftübertragungsmittel weisen vorbelastete bzw. vorgespannte Hilfsfedermittel auf, die in Abhängigkeit von der Stoßbeaufschlagung nachgeben, um die auf den beweglichen Kontakt ausgeübte anfängliche Beschleunigungskraft zu reduzieren. Nahe dem Ende eines Öffnungshubes kommen Öffnungsbewegung-Begrenzungsmittel in Funktion, um über die Hilfsfedermittel eine abbremsende Kraft auf den beweglichen Kontakt auszuüben.

Der vorliegende Leistungsschalter vom Vakuumtyp hat Mittel zum weitgehenden Reduzieren der Kontaktprallneigung in Abhängigkeit von der zwischen den Kontakten am Ende eines Schließhubes auftretenden Stoßbeaufschlagung. Der Leistungsschalter enthält einen Kontaktwischmechanismus mit einem antreibenden Teil und einer zwischen diesem sowie dem beweglichen Kontakt angeordneten Wischfeaer, die belastet wird, um durch fortgesetzte Schließbewegung des antreibenden Teils eine zusätzliche Schließkraft auf den beweglichen Kontakt auszuüben, und zwar nach dem anfänglichen Eingriff der Kontakte am Ende des Schließhubes. Der Wischmechanismus enthält ferner eine Prellunterdrückungsfeder, die entgegen der Wischfeder wirkt und entlastet wird, um die fortgesetzte Schließbewegung des antreibenden Teils während der anfänglichen Stufen der fortgesetzten Bewegung nach dem anfänglichen Kontakteingriff zu unterstützen. Der Wischmechanismus enthält auch Mittel zum präzisen Steuern der Kräfte, die auf den beweglichen Kontakt durch

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Beschleunigen zu Beginn und am Ende eines Kontaktöffnungshubes

ausgeübt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einem teilweise schematischen Schnitt einen Vakuumleistungsschalter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Leistungsschalter in
seiner vollständig offenen Position dargestellt ist,

Figur 2 - in einer Seitenansicht einen Teil des Gebildes aus Figur 1,

Figur 3 - den Leistungsschalter aus Figur 1 unmittelbar nach Eingriff seiner Kontakte nahe dem Ende eines Schließvorgangs,

Figur 4 - den Leistungsschalter aus Figur 1 nach Beendigung des
Schließvorgangs,

Figur 5 - in einer graphischen Darstellung die Kraft am Ausgangsende des Leistungsschalter-Betätigungsmechanismus während eines Schließhubes, wobei die durchgezogene Kurve A die Kraft in Verbindung mit einem herkömmlichen Betätigungsmechanismus und die gestrichelte Kurve B die
Kraft in Verbindung mit dem Betätigungsmechanismus gemäß den Figuren 1-4 darstellen,

Figur 6 - in einem Schnitt einen Vakuumleistungsschalter gemäß
einer modifizierten Ausführungsform, wobei der Leistungsschalter in seiner vollständig geschlossenen Position dargestellt ist.

Figur 7 - den Leistungsschalter aus Figur 6 am Ende eines Leistungsschalter-Öffnungshubes, wobei jedoch die Kontaktstange 5o einer begrenzten Weiterbewegung unterworfen wird,

Figur 8 - einen Vakuumleistungsschalter gemäß einer weiteren abgewandelten AusfUhrungsform der Erfindung, wobei der
Leistungsschalter in seiner vollständig geschlossenen
Position dargestellt ist.

Figur 9 - den Leistungsschalter aus Figur 8 in einer Position,

die er kurz nach Beginn eines öffnungsvorgangs, jedoch vor einem Trennen der Kontakte durchläuft,

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Figur 1o - den Leistungsschalter aus Figur 8 in einer Position, die er nach Ablauf eines Hauptteils eines Öffnungsvorgangs durchläuft, und

Figur" 11 - den Leistungsschalter aus Figur 8 in einer Position, die er nach einem weiteren Fortschreiten und nahe dem Abschluß der Öffnungsbewegung durchläuft, wobei die Kontaktstange 5o in Figur 11 unmittelbar nach dem Stoß zwischen den Teilen 6o und 92 einer begrenzten Weiterbewegung unterworfen wird.

In Figur 1 ist ein Leistungsschalter 1o vom Vakuumtyp mit einem höchst evakuierten Gehäuse 12 dargestellt. Dieses Gehäuse 12 weist ein Rohrgehäuse 14 aus isolierendem Material, wie Glas, und an entgegengesetzten Gehäuseenden zwei Endkappen 15 sowie 16 auf, die mit dem Rohrgehäuse durch geeignete vakuumdichte Glas-Metall-Abschlüsse 17 verbunden sind. Innerhalb des evakuierten Gehäuses 12 befinden sich zwei relativ bewegliche Kontakte 2o und 21, die miteinander in Eingriff treten können. Der Kontakt 2o ist ein stationärer, am inneren Ende einer leitenden stationären Kontaktstange 2oa festgelegter Kontakt, und der Kontakt 21 ist ein beweglicher Kontakt, welcher an dem inneren Ende einer beweglichen leitenden Kontaktstange 21a fixiert ist.

Die zwei Kontaktstangen 2oa und 21a erstrecken sich entsprechend durch Öffnungen in den Endkappen 15 und 16 zwischen dem Inneren und dem Äußeren des evakuierten Gehäuses 12. Eine vakuumdichte Schweißverbindung 22 legt die stationäre Kontaktstange 2oa an der Endkappe 15 fest. Ein flexibler Metallfaltenbalg 24 herkömmlicher Form umgibt die bewegliche Kontaktstange 21a und bildet in deren Umfangsbereich eine flexible, vakuumdichte Verbindungsstelle, die es ermöglicht, daß die Kontaktstange 21a ohne Beeinträchtigung des Vakuums im Inneren der Umhüllung bzw. des Gehäuses 12 vertikal bewegt werden kann. Eine in geeigneter Weise an der unteren Endkappe festgelegte rohrförmige Führung 25 führt die bewegliche Kontaktstange 21a längs eines im wesentlichen geradlinigen, vertikalen Pfades.

Zum Abstützen bzw. Halten des Schalters ist eine weitgehend feste stationäre Abstützung 3o vorgesehen. Bei der darge-

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stellten Ausführungsform hat diese Abstützung 3o ein gespaltenes Ende 32, das zwei Arme bildet, welche mittels einer Klemmschraube 34 fest um die stationäre Kontaktstange 2oa geklemmt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung bestehen diese Teile 3o, 32 aus leitendem Material, wobei sie einen Teil des Leistungs- bzw. Starkstromkreises ausmachen, der sich durch den Unterbrecher bzw. Schalter erstreckt.

Zum Betätigen des beweglichen Kontakts 21 ist ein Betätigungsgestänge 4o vorgesehen, welches ein Auflager 41 enthält, welches aus seiner Position gemäß Figur 1 in einer vertikalen Richtung aufwärts bewegbar ist, um den Schalter zu schließen. Gemäß den Figuren 1 und 2 ist das Auflager 41 an ein horizontal bewegbares Glied 43 angekoppelt, und zwar durch zwei übereinstimmende, verbundene Winkelhebel 44, die an einem stationären Anlenkzapfen 45 angelenkt sind. Ein Arm eines jeden Winkelhebels ist über einen Anlenkzapfen 46 schwenkbar mit dem horizontal beweglichen Glied verbunden, während der andere Arm über einen Anlenkzapfen 48 schwenkbar mit dem Auflager 41 verbunden ist. Das Glied 43 kann durch irgendeine geeignete Betätigungsvorrichtung (wie sie beispielsweise in der US-Patentanmeldung 7o3 328 vom 8. Juli 197 6 beschrieben ist) in einer horizontalen Schließrichtung bewegt werden. Diese in der zuvor genannten Anmeldung mit der Hinweiszahl bezeichnete Schließvorrichtung weist ein Schwungrad 3o auf, das von einer hieran eng angekoppelten Feder 4o getrieben wird. Das Schwungrad 3o ist über geeignete Kraftübertragungsmittel (in der vorliegenden Anmeldung nicht dargestellt) mit dem Glied 43 gemäß der vorliegenden Anmeldung mechanisch verbunden. Die zwischen das Schwungrad 3o und das Auflager 41 nach der vorliegenden Anmeldung geschalteten Teile der Antriebskette können als das Betätigungsgestänge 4o angesehen werden. Dieses enthält auch eine Öffnungsfeder, die das Gestänge in einer Richtung zum öffnen der Kontakte vorspannt.

Das Auflager 41 hat ein zentrales Loch 49, welches in verschiebbarer Weise eine Betätigungsstange 5o aufnimmt, die an die bewegliche Kontaktstange 21a angekoppelt ist. Zum Übertragen einer Schließkraft von dem Auflager 41 zur Betätigungsstange 5o ist eine Wischkontaktfeder 52 vorgesehen. Diese Feder liegt

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mit ihrem unteren Ende am Auflager 41 an, während sich ihr oberes Ende gegen eine Schulter 54 legt/ die an der Betätigungsstange 5o fixiert ist. Die Druckfeder 52 ist vorgespannt, so daß sie auf die Betätigungsstange 5o eine vorbestimmte Aufwärtskraft ausübt, wenn sich die Teile in der Position aus Figur 1 befinden.

Der auf die Betätigungsstange 5o nach oben wirkenden Kraft der Feder 52 wirkt eine Teller- bzw. Scheibenfeder 58 entgegen, die eine abwärts gerichtete Kraft auf die Betätigungsstange 5o ausübt. Diese Tellerfeder weist eine oder mehrere ringförmige Scheiben auf, die normalerweise eine allgemein konische Form haben und zwischen der unteren Seite des Auflagers 41 und einem Anschlag 6o am unteren Ende der Betätigungsstange 5o angeordnet sind. Der Anschlag 6o kann sich auf der Betätigungsstange frei verschieben, doch wird er normalerweise durch die Federkraft an einer Mutter 62 gehalten, die gemäß Figur 1 an dem unteren Ende der Betätigungsstange festgelegt ist. Die Kontaktarmfeder 52 ist weitgehend fester bzw. stärker als die Tellerfeder 58, so daß die normale*weise konische Tellerfeder in eine ziemlich flache Konfiguration gemäß Figur 1 abgebogen wird, wenn sich die Teile in der Position aus Figur 1 befinden. Die folgenden Teile können so betrachtet werden, daß sie einen Kontaktarmmechanismus 65 zum Ankoppeln des vorgenannten Betätigungsgestänges 4o an das obere Ende der Betätigungsstange 5o bilden: Auflager 41, Kontaktarmfeder 52, Tellerfeder 58, Teile 54, 6o sowie 62 und das untere Ende der Betätigungsstange 5o. Die Reihenkombination bzw. -schaltung des Kontaktarmmechanismus 65 und des hiermit verbundenenvorgenanntenBetätigungsgestänges

40 können als ein 'Betätigungsmechanismus' für den beweglichen Kontakt angesehen werden.

Wenn das Auflager 41 während eines Schließvorgangs nach oben getrieben wird, überträgt es die Schließkraft durch den Kontaktarmmechanismus 65 auf die Betätigungsstange 5o, und zwar ohne wesentliches Auslenken bzw. Biegen der Federn 52 und 58, bis der bewegliche Kontakt 21 mit dem stationären Kontakt 2o in Eingriff kommt. Nach dem anfänglichen Kontakteingriff setzt das Auflager

41 seine Aufwärtsbewegung fort, und hierdurch wird die Kontaktarmfeder 52 zusammengedrückt, während die Tellerfeder 58 sich entlasten und in ihre normale allgemein konische Form zurückkehren kann.

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Diese fortgesetzte Aufwärtsbewegung des Auflagers 41 wird als Wischbewegung (wipe travel) bezeichnet. Figur 3 zeigt die Teile an einem mittleren Punkt im Verlauf einer solchen Wischbewegung.

Figur 4 zeigt die Teile nach Beendigung einer solchen Wischbewegung. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß die über die Position aus Figur 3 hinausgehende zusätzliche Wischbewegung des Auflagers 41 zu einem weiteren Komprimieren bzw. Zusammendrücken der Kontaktarm- bzw. Wischfeder 52 sowie zu einem vollständigen Entlasten der Tellerfeder 58 und zu einem öffnen eines Spalts zwischen der unteren Seite des Auflagers sowie der entlasteten Tellerfeder führt.

Bei einem Arbeiten mit einem Leistungsschalter, der mit Ausnahme der Tellerfeder 58 im wesentlichen wie der Schalter aus den Figuren 1-4 ausgebildet ist, wurde festgestellt, daß die Kontakte sofort nach dem anfänglichen Kontakteingriff auseinander- bzw. abprellen. Dieses Verhalten war anfänglich ziemlich problematisch, insbesondere da das Problem bei einer Vergrößerung der Kontakt-Wischfederkraft schlimmer wurde, was im allgemeinen nicht bei anderen Kontaktprallerscheinungen der Fall ist. Im Verlauf der im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen dieses Kontaktprallproblems in einem solchen Leistungsschalter wurde festgestellt, daß die weitgehend feste bzw. starre Anbringung des stationären Kontakts 2oa des Schalters in Verbindung mit der großen Wischfederkraft dazu führt, daß sich an dem oberen Ende der Betätigungsstange nach einem Kontaktstoß mit einer extrem großen Geschwindigkeit eine große Gegenkraft aufbaut. Es wurde

natürlich

ferner festgestellt, daß es dieVanhaftende Flexibilität bzw. Biegsamkeit des Betätigungsgestänges 4o ermöglicht, daß überraschenderweise die abrupt entwickelte Gegenkraft zeitweilig die Bewegung der Betätigungsstange 5o umkehren kann, wodurch der bewegliche Kontakt 21 zeitweilig in die Öffnungsrichtung gezogen wird. Kurzzeitig danach, wenn sich das Betätigungsgestänge ausreichend verformt hat, um die zum überwinden dieser Gegenkraft erforderliche Schließkraft an der Betätigungsstange aufzubauen, bewegt sich der bewegliche Kontakt wieder zurück bis zu einem Eingriff mit dem stationären Kontakt.

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Die Art und Weise, in der sich diese Kraft aufbaut (in dem Schalter ohne Tellerfeder 58), ist durch die Kurve A in Figur 5 dargestellt, wo die Kraft in Abhängigkeit von dem Hub des Betätigungsgestänges 4o dargestellt ist. Bis zum Eingriff der Kontakte liegt keine Kraft vor. Aber wenn die Kontakte am Punkt X des Gestängehubes in einen gegenseitigen Eingriff kommen, baut sich die Kraft nahezu gemäß einer Stufen- oder Sprungfunktion bis zu dem Wert der Vorkompressionslast in der Wischfeder auf, wonach der Anstieg mit sehr viel kleinerer Geschwindigkeit erfolgt, wenn sich das Gestänge fortgesetzt über seine Wischbewegungsdistanz bewegt.

Die vorgeschlagene Lösung für dieses Kontakt-Prallproblem basiert auf der Feststellung, daß es notwendig ist, die Kontaktkraft relativ allmählich aufzubringen, wenn sich die Kontakte beim Schließen anfänglich berühren. Dieser Vorgang wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß die oben beschriebene Tellerfeder 58 vorgesehen wird, die mit dem Auflager 41 in einer in den Figuren 1-4 dargestellten Beziehung steht. Die Tellerfeder 58 wird während der Wischbewegung nach dem anfänglichen Kontakteingriff in der schon beschriebenen Weise entlastet. Es ist festzustellen, daß die Tellerfeder 58, welche zwischen dem Auflager und dem Anschlag 6o, 62 an der Betätigungsstange 5o angeordnet ist, dazu neigt, die Betätigungsstange 5o nach unten zu stoßen, also in der entgegengesetzten Richtung zu der von der Wischfeder 52 ausgeübten Kraft. Wenn die Kontakte wie in Figur 3 in Eingriff kommen, entspricht somit die auf die Kontakte und somit auf den Betätigungsmechanismus 4o, 65 ausgeübte Kraft der Differenz zwischen der von der Wischfeder 52 ausgeübten Kraft und der von der Tellerfeder 58 ausgeübten Kraft. Der Gradient bzw. die Steigung der Tellerfeder bestimmt die von dem Betätigungsgestänge 4o durchlaufene Distanz (und somit die verstrichene Zeit) zwischen dem anfänglichen Kontakteingriff und der vollständigen Entwicklung der Kontakt-Wischfederkraft.

Wenn die Tellerfeder 58 vorhanden ist, baut sich die Schließkraft am Ausgangsende des Betätigungsmechanismus 4o, 65 nach einem anfänglichen Kontakteingriff in Übereinstimmung mit der gestrichelten Kurve B aus Figur 5 auf. Es ist ersichtlich, daß es sich hierbei um einen sehr viel allmählicheren Kraftaufbau als bei

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der Kurve A handelt, die das Betriebsverhalten ohne die Tellerfeder 58 darstellt.

Der zum Verhindern einer Kontaktumkehrung passende genaue Wert des Gradienten bzw. der Steigung der Tellerfeder kann durch eine Analyse eines vereinfachten Modells des Leistungsschalter-Betätigungsmechanismus 4o, 65 bestimmt werden. Es wird angenommen, daß ein solcher Mechanismus N bewegliche Kontaktbetätigungsstangen aufweist, die mit dem Betätigungsgestänge 4o verbunden sind, und zwar jeweils durch ihren eigenen Wischmechanismus 65, der im wesentlichen mit dem dargestellten Wischmechanismus 65 identisch ist. Die Analyse zeigt, daß eine bestimmte Beziehung zwischen dem Steifheitsgradienten (stiffness gradient) K des Betätigungsgestänges 4o und dem Steifheitsgradienten k einer jeden der Tellerfedern 58 in dem oder den von dem Gestänge betätigten Wischmechanismen vorliegen sollte. Um ein Umkehren des Ausgangsendes des Betätigungsmechanismus zu verhindern, ist es notwendig, daß die folgende Ungleichung erfüllt bleibt:

Γ - Γ sin It I IL It JJ

Max.

Hierbei ist γ die Eigengrundfrequenz des Leistungsschalter-Betätigungsgestänges 4o, ausgedrückt in Radius pro Sekunde; t ist die beim Schließvorgang gemessene Zeit seit dem anfänglichen Kontakteingriff. Es kann leicht festgestellt werden, daß der maximale positive Wert der rechten Seite dieser Beziehung o,22 beträgt. Somit erfordert diese Beziehung folgende Ungleichung:

Nk

o, 22 oder k

Bei dem üblichen dreiphasigen Leistungsschalter sind drei Unterbrecher bzw. Schalter und somit drei Wischmechanismen vorhanden, gewöhnlich im wesentlichen die gleichen Mechanismen, welche alle durch ein gemeinsames Betätigungsgestänge (wie das Gestänge 4o) betätigt werden. Somit sollte bei einem solchen Leistungsschalter entsprechend der obigen Beziehung k kleiner als etwa 1,5 K sein, um ein Umkehren des Ausgangsendes des Betätigungsmechanismus zu verhindern. Um einen passenden Sicherheitsspielraum bezüglich

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einer solchen Umkehrung in einem derartigen Leistungsschalter vorzusehen, ist es bevorzugt, daß der Steifheitsgradient k der Tellerfedern ungefähr gleich dem Steifheitsgradienten K des Betätigungsgestänges ist.

Mit diesem Betätigungsmechanismus 4o, 65 wurden Versuche durchgeführt, die gezeigt haben, daß dann, wenn die Gradienten k und K im wesentlichen gleich sind, eine solche Umkehrung der Betätigungsstange 5o verhindert und ein bezüglich dieser Quelle prallfreies Betriebsverhalten erzielt werden.

Allgemein ausgedrückt sollte die das Prallen unterdrükkende Feder 58 einen Steifheitsgradienten haben, der ausreichend klein ist, um am Ende des Schließhubes unmittelbar nach dem anfänglichen Kontakteingriff ein Trennen der Kontakte im wesentlichen zu verhindern.

Während der Betätigungsmechanismus 4o, 65 gemäß den Figuren 1-4 besonders gut für eine Anwendung in einem Leistungsschalter geeignet ist, bei dem der allgemein stationäre Kontakt 2o im wesentlichen fest bzw. starr an einer stationären Abstützung angebracht ist, kann der Mechanismus auch vorteilhaft benutzt werden, um einen Kontaktprallvorgang nach einem anfänglichen Kontakteingriff zu verhindern, wenn eine gewisse Nachgiebigkeit oder Elastizität bezüglich der Anbringung des Kontakts 2o vorliegt. In dieser Beziehung führt, allgemein gesprochen, das Einführen der Prallunterdrückungsfeder (58) zu einer wirksamen Kontaktprallunterdrückung (durch Verhindern der oben beschriebenen Kontakttrennung) in denjenigen Leistungsschaltern, wo die auf das Betätigungsgestänge ausgeübten entgegengerichteten Kräfte bei einem Kontakteingriff schnell ansteigen (das heißt von Null bis zu der aus Figur 5 ersichtlichen Wischfeder-Vorspannungskraft g) in einer Zeit t.. , die beträchtlich kürzer als ein Viertel der natürlichen Periode T„ der Vibration bzw. der Eigenschwingung des Betätigungsgestänges ist.

Ein öffnen des Leistungsschalters aus den Figuren 1-4 erfolgt dadurch, daß das Auflager 41 aus seiner Position aus Figur 4 nach unten getrieben wird. Diese Abwärtsbewegung führt zu einem weitgehenden Abflachen der Tellerfeder 58, wonach auf die Betätigungsstange 5o eine nach unten gerichtete Öffnungskraft ausgeübt wird.

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Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, die zu Beginn eines Öffnungsvorgangs entwickelten Stoßkräfte zu begrenzen, und zwar auf einen präzis gesteuerten Pegel, der ausreichend groß ist, um eine Kontakttrennung bei der erforderlichen Geschwindigkeit sicherzustellen, und der jedoch ausreichend klein ist, um ein Deformieren der Kontakte zu vermeiden.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Ausfuhrungsform zum Erzielen dieses Merkmals. Die Teile dieser Ausführungsform, die ähnlichen Teilen der Ausführungsform aus den Figuren 1-4 entsprechen, sind mit entsprechenden Hinweiszahlen belegt. In Figur 6 ist der Leistungsschalter in seiner vollständig geschlossenen Position dargestellt.

Der Leistungsschalter aus den Figuren 6 und 7 hat nicht die Tellerfeder 58 aus Figur 1, sondern eine zwischen einer Hülse 74 und dem Anschlag 6o angeordnete Hilfsfeder 72. Die Hülse 74 ist verschiebbar an der Betätigungsstange 5o angebracht. Die Hilfsfeder 72 weist einen Stapel aus ringförmig konischen Tellerfedern auf. Die Hilfsfeder 72 ist auf eine im wesentlichen größere Kraft als die Wischfeder 52 vorgespannt. Die Vorspannung in der Hilfsfeder wird durch passendes Einstellen der Mutter 62 am unteren Ende der Betätigungsstange 5o in die passende Position eingestellt. Die Hilfsfeder 72 spannt die Hülse 74 nach oben vor, und zwar bis zu einem Eingriff mit einer Schulter 76 an der Betätigungsstange 5o. Wenn sich der Leistungsschalter in seiner geschlossenen Position gemäß Figur 6 befindet, befindet sich die untere Seite 8o des Auflagers 41 unter einem Abstand über der Hülse 74, wobei zwischen diesen Teilen ein Spalt 82 vorliegt, der den Wischbewegungspfad darstellt.

Es ist festzustellen, daß die Hilfsfeder 72 in Figur 6 zwischen der Schulter 76 und der Mutter 62 an der Betätigungsstange 5o eingespannt ist. In diesem Zustand wird keine resultierende Kraft von der Hilfsfeder 72 auf die Betätigungsstange ausgeübt.

Das öffnen des Leistungsschalters erfolgt dadurch, daß das Auflager 41 schnell nach unten getrieben wird. Die anfängliche Abwärtsbewegung erfolgt unter kleinem Widerstand, wodurch sich das Auflager 41 unter der grundsätzlichen Wirkung der von der Wischfeder 52 ausgeübten Kräfte auf eine relativ große Geschwindigkeit

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beschleunigen kann. Danach stößt die untere Seite 80 des Auflagers 41 gegen die Hülse 74, um diese nach unten zu treiben. Diese Abwärtsbewegung der Hülse 74 wird über die Feder 72 auf den Anschlag 60 und die Mutter 62 an der Betätigungsstange übertragen, so daß diese über einen Öffnungshub nach unten getrieben wird.

Bei dem gewöhnlichen Wischfederaufbau ist eine der Hülse 74 entsprechende Schulter oder ein anderes Teil fest bzw. starr an der Betätigungsstange 5o angebracht. Wenn ein dem Auflager 41 entsprechendes antreibendes Glied gegen die Schulter stößt, wird somit eine sehr große Stoßkraft auf die Schulter und die Betätigungsstange ausgeübt. Diese große Kraft führt zu einer schnellen Beschleunigung des beweglichen Kontakts in einer nach unten erfolgenden Öffnungsrichtung; bei einem fest bzw. starr gekoppelten Starkstrom-Leistungsschalter kann die sich ergebende Beschleunigung so stark sein, daß sie zuweilen zu einer Deformierung des beweglichen Kontakts führt.

Die vorliegende Erfindung sorgt für eine präzise Steuerung dieser Kraft, indem die Hülse 74 auf der Stange 5o verschiebbar gemacht wird, indem die Hilfsfeder 72 passend ausgewählt wird und indem die Feder durch Einstellen der Mutter 62 vorgespannt wird, so daß die Feder auf die Hülse 74 eine Kraft ausübt, die klein genug ist, um eine Beschädigung des beweglichen Kontakts infolge des Öffnungsstoßes zu vermeiden. Wenn der anfänglich bewegungslose Kontaktaufbau einem Stoß von dem Auflager 41 unterworfen wird, wird der Stoß nur durch die Hilfsfeder 72 übertragen. Unabhängig von der Stoßgeschwindigkeit oder der Festigkeit und Masse des Stoßgliedes ist die auf den Kontaktaufbau übertragene maximale Kraft streng auf die Größe der von der Hilfsfeder 72 gebildeten Kompressionskraft beschränkt.

Es ist festzustellen, daß die Kompressionskraft groß

genug gemacht wird, um sicherzustellen, daß immer eine Minimumbe-

* Aufprallkraft,

schleunigungs- oder~\ (übertragen wird, um ein Aufbrechen einer Verschweißung zwischen den Kontakten sicherzustellen und eine schnelle Kontakttrennung zum Verringern einer Kontaktausbrennung beizubehalten.

Vor der vorliegenden Erfindung wurden Versuche angestellt, um die zu Beginn des Öffnungsvorgangs auf den beweglichen

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Kontakt übertragene Stoßkraft zu begrenzen, indem eine Unterlegscheibe an einem solchen Teil/ wie dem Anschlag 60 aus Figur 4, vorgesehen wurde, der von dem antreibenden Teil, wie dem Auflager 41 aus Figur 4, beaufschlagt wird. (Bei diesem bekannten Leistungsschalter war keine Tellerfeder, wie die Tellerfeder 58 aus Figur 4, vorgesehen.) Eine solche Gummiunterlegscheibe kann tatsächlich diese Öffnungsstoßkräfte auf Pegel begrenzen, die ausreichen, um ein Beschädigen des beweglichen Kontakts zu vermeiden. Jedoch kann eine solche Unterlegscheibe nicht die Kontaktöffnungsbewegung am Ende des Öffnungshubs in der Weise beschränken, wie es mittels der vorliegenden Hilfsfeder 72 erfolgt und was in dem nächsten Abschnitt der vorliegenden Beschreibung noch näher erläutert wird. Ferner ist festzustellen, daß diese Gummiunterlegscheibe in dem vorliegenden Leistungsschalter nicht in derselben Weise wie die Tellerfeder 58 aus den Figuren 1-4 fungieren kann, um eine Kontakttrennung unmittelbar nach einem Kontakteingriff am Ende eines Schließhubes zu vermeiden, da hierfür die Steifigkeit zu groß ist. Eine Gummiunterlegscheibe (oder irgendeine andere Federart), die die benötigten Eigenschaften für das übertragen der Öffnungsstoßkräfte in der oben beschriebenen erwünschten Weise hat, ist zu steif, um in wirksamer Weise eine Kontakttrennung unmittelbar nach dem Kontakteingriff beim Schließen eines Leistungsschalters zu vermeiden, der einen mit dem vorliegenden Mechanismus vergleichbaren Betätigungsmechanismus hat. Dies ist ein Hauptgrund dafür, daß nach der vorliegenden Erfindung für Öffnungsstoßzwecke eine Hilfsfeder 72 vorgesehen wird, die separat bzw. getrennt von der Prallunterdrückungsfeder 58 und sehr viel stärker als diese belastet ist. Dies ergibt sich insbesondere aus der Ausführungsform gemäß den Figuren 8 - 11, wo beide Federn vorhanden sind, wie es noch näher erläutert wird.

Gemäß Figur 7 stößt nahe dem Ende des abwärts gerichteten Öffnungshubes das Auflager 41 gegen den stationären üffnungsanschlag 9o, und die Abwärtsbewegung wird hierdurch abrupt angehalten. Die Betätigungsstange 5o setzt jedoch infolge ihrer Trägheit die nach unten gerichtete Bewegung gegen den Widerstand der Wischfeder 52 fort. Diese fortgesetzte Abwärtsbewegung bringt den Anschlag 60 in Eingriff mit einem anderen allgemein stationären

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Anschlag 92, um hierdurch die Abwärtsbewegung des Anschlags 60 zu beenden. Infolge ihrer Trägheit setzt jedoch die Betätigungsstange 5o ihre Abwärtsbewegung fort, wodurch die Wischfeder 52 weiter zusammengedrückt wird. Diese letztgenannte Bewegung wird jedoch schnell angehalten bzw. unterbrochen, da hierdurch auch die relativ steife bzw. feste Hilfsfeder 72 zusammengedrückt wird (zwischen der sich nach unten bewegenden Hülse 74 und dem dann stationären Anschlag 60). Die Kombination der Wischfederkraft und der Hilfsfederkraft übt eine effektive Abbremskraft auf die Hülse 74 und somit auf die Betätigungsstange 5o aus. Am Ende der Abwärtsbewegung der Betätigungsstange 5o ist ein kurzer bzw. kleiner Spalt bei 94 zwischen der Mutter 62 und dem Anschlag 60 entstanden, der die Über- bzw. Weiterbewegung der Betätigungsstange in bezug auf den Anschlag 60 darstellt. Um bezüglich der Weiterbewegung eine absolute Grenze sicherzustellen, ist der Spalt (I00) zwischen den Teilen 74 und 60 bewußt auf eine vorgeschriebene Grenze festgesetzt. Der Teil 74 stößt gegen den Teil 60, wenn die Betätigungsstange 5o ihre Weiterbewegung aus der Position gemäß Figur 7 fortsetzt, wobei der Spalt I00 zu Null reduziert wird.

Diese Beendigung der Öffnungsbewegung kurz zusammenfassend wird die auf die Betätigungsstange 5o ausgeübte Abbremskraft unmittelbar nach dem oben beschriebenen Eingriff des Auflagers 41 mit dem Anschlag 9o auf die von der Wischfeder 52 gebildete Kraft beschränkt. Diese geringe Kraft ist unpassend, um die Kontaktöffnungsbewegung der Betätigungsstange anzuhalten. Um die Kontaktöffnungsbewegung auf eine vorgeschriebene Weiterbewegung zu beschränken, ist der oben beschriebene zweite Weiterbewegungsanschlag 92 vorgesehen, gegen den der Anschlag 60 stößt. Die Hilfsfeder 72 stellt sicher, daß bei einem Aufprall des Anschlags 60 gegen den Anschlag 92 zulässige Abbremskräfte entstehen. Es ist festzustellen, daß die gesamte Abbremskraft nach einem Eingriff der Anschläge 60 und 92 der Summe der Kraft von der Hilfsfeder 72 und der Kraft von der Wischfeder 52 entspricht. Bei dem oben beschriebenen Aufbau werden die Weiterbewegung am Ende des Öffnungshubes auf einem zulässigen, mit Faltenbalgbeschränkungen verträglichen Pegel und die Abbre-uskräfte dennoch auf Pegel beschränkt, die mit Kontaktbelastungsbeschränkungen verträglich sind.

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Es ist ferner festzustellen, daß die Hilfsfeder 72 einer mehrfachen Funktion dient. Sie beschränkt die Größe der zu Beginn der Öffnungsbewegung auf den beweglichen Kontakt ausgeübten Beschleunigungskräfte und auch die auf den beweglichen Kontakt ausgeübte Abbremskraft, wenn diese Öffnungsbewegung am Ende des öffnungshubes beendet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Anschlag 92 von einem Glied 43 getragen, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Da aber dieser Anschlag 92 bezüglich der Bewegungsrichtung des hiermit zusammenarbeitenden Anschlagelements (das heißt also in vertikaler Richtung) stationär ist, wird der Anschlag 92 als 'allgemein stationär* bezeichnet.

Das Schließen des Leistungsschalters aus den Figuren und 7 erfolgt durch Hochbewegen des Auflagers 41 aus der Position gemäß Figur 7 in die Position gemäß Figur 6. Nachdem die Kontakte nahe dem Ende des Schließhubes in Eingriff gekommen sind, setzt das Auflager 41 seine Bewegung im Zuge der Wischbewegung bis in die Position aus Figur 6 fort, wodurch die Wischfeder 52 in der üblichen Weise komprimiert wird. Es ist festzustellen, daß während einer solchen Schließbewegung die Hilfsfeder 72 zwischen der Schulter 76 sowie dem Anschlag 6o gefangen gehalten wird, so daß sie nicht in den Schließvorgang wirksam eingreift.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der stoßbegrenzende Aufbau aus den Figuren 6 und 7 nicht nur bei einem Unterbrecher bzw. Schalter anwendbar ist, dessen stationäre Kontaktstange fest an einer stationären Abstützung angebracht ist (wie in den Figuren 1 - 4), sondern auch bei einem Unterbrecher bzw. Schalter, bei dem dieser an seinem entgegengesetzten Ende (das heißt an seinem beweglichen Kontaktende) angebracht oder abgestützt ist.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Haken (nicht dargestellt) vorgesehen, um das Auflager 41 an einem Zurückprallen in einer Schließrichtung zu hindern, nachdem es nahe dem Ende eines Öffnungsvorgangs gegen den Anschlag gestoßen ist. Nachdem die über die Position aus Figur 7 hinausgehende, nach unten gerichtete Weiterbewegung der Betätigungsstange 5o beendet ist, erfolgt ein nach oben gerichtetes Zurückprallen der Betätigungsstange 5o, wodurch die Hülse 74 in einen Eingriff

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mit der unteren Seite 80 des Auflagers 41 gebracht wird. Die Hilfsfeder gibt in Abhängigkeit von einem solchen Eingriffsvorgang nach, um die hierdurch erzeugte Stoßbelastung zu reduzieren, was einer anderen wünschenswerten Funktion dient.

In den Figuren 8-11 ist ein modifizierter Leistungsschalter mit einem kompakten Wischmechanismus 65 vorgesehen, der die Prellunterdrückungsmittel aus den Figuren 1-4 und die die Aufprallkraftlsteuernden Mittel aus den Figuren 6 und 7 enthält. Bei dem Aufbau gemäß den Figuren 8-11 werden dieselben Bezugszeichen wie bei den anderen Ausführungsformen zum Bezeichnen entsprechender Teile benutzt. Die Hilfsfeder 72 gemäß den Figuren 8-11 ist zwischen einer Hülse 74 und einem Anschlag 60 an der Betätigungsstange 5o angeordnet und hat im wesentlichen dieselbe Funktion wie gemäß den Figuren 6 und 7. Die Tellerfeder 58 aus den Figuren 8-11 ist zwischen der Hülse 74 und dem Auflager 41 statt zwischen dem Anschlag 60 und dem Auflager 41 wie bei den Figuren 1-4 angeordnet. Diese Tellerfeder hat im wesentlichen dieselbe Funktion wie die Tellerfeder 58 aus den Figuren 1-4.

Bei der Ausführungsform aus den Figuren 8-11 sind in der geöffneten Ruheposition des Schalters von den drei vorhandenen Federn 72, 52 und 58 die Hilfsfeder 72 bis zu der größten Kraft belastet, die Wischfeder 52 nachrangig stark belastet und die Tellerfeder 58 am wenigsten belastet. Anders ausgedrückt sind die Hilfsfeder 72 die festeste, die Wischfeder 52 die nachrangig festeste und die Tellerfeder 58 die schwächste Feder.

In Figur 8 ist der Leistungsschalterjin seiner vollständig geschlossenen Position dargestellt. Ein öffnen erfolgt durch Abwärtsbewegen des Auflagers 41 durch die aufeinanderfolgenden Positionen aus den Figuren 9 und 1o in die endgültige Position aus Figur 11. Die Abwärtsbewegung des Auflagers 41 ist beendet, wenn dieses gemäß Figur 11 auf den Anschlag 9o trifft. Die Betätigungsstange 5o setzt jedoch infolge ihrer Trägheit die Abwärtsbewegung fort, bis diese endgültig beendet wird, und zwar kurz nachdem der allgemein stationäre Anschlag 92 mit dem Anschlag 60 an der Betätigungsstange in Eingriff kommt, wie es noch näher erläutert wird. Figur 11 zeigt die Teile unmittelbar nach erfolgtem Eingriff zwischen dem Anschlag 92 und dem Anschlag 60, wobei jedoch die Betätigungsstange 5o noch einer abwärts gerichteten Weiterbewegung unterliegt. 809825/0652

Die Abwärtsbewegung des Auflagers 41 von seiner Position aus Figur 8 erfolgt unter geringem Widerstand, bis die untere Seite 8o des Auflagers gegen die obere Seite der Hülse 74 gemäß Figur 9 stößt. Dieses führt zu einem teilweisen Zusammendrücken der Hilfsfeder 72 und zu einem vorübergehenden, in einer Abwärtsrichtung erfolgenden Trennen der Hülse 74 von der Schulter 76 (dieser Vorgang ist nicht speziell in den Zeichnungen dargestellt). Nachdem dieses aufgetreten ist, wird die fortgesetzte abwärts gerichtete Öffnungsbewegung des Auflagers über die Hilfsfeder 72 auf die Betätigungsstange 5o übertragen, so daß diese zu einem Öffnungshub im wesentlichen in derselben Weise veranlaßt wird, wie es im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 beschrieben wurde. Unmittelbar bevor das sich nach unten bewegende Auflager seine oben erwähnte Position aus Figur 9 erreicht, erfolgt ein Auftreffen auf die Tellerfeder 58, die dann vor dem Erreichen der Position aus Figur 9 im wesentlichen abgeflacht wird. Die durch diesen Abflachungsvorgang von der Tellerfeder 58 übertragene Kraft ist relativ klein im Hinblick auf die relativ schwache Ausbildung der Tellerfeder. Dementsprechend wird die Abwärtsbewegung der Betätigungsstange im wesentlichen nicht eingeleitet, bis die Schulter 8o an dem Auflager auf die Hülse 74 trifft.

Die Abwärtsbewegung des Auflagers 41 aus seiner Position gemäß Figur 9 in die Position gemäß Figur 1o führt zu einer Mitnahme der Betätigungsstange 5o über den größten Teil des Öffnungshubes, wodurch der bewegliche Kontakt 21 über den größten Teil seines Öffnungshubes bewegt wird. Wenn schließlich das sich nach unten bewegende Auflager 41 mit dem stationären Anschlag 9o in Eingriff kommt, wird seine Abwärtsbewegung beendet. Die Abwärtsbewegung der Betätigungsstange 5o (gegen den Widerstand der Wischfeder 52) wird jedoch infolge der Trägheit fortgesetzt, bis sie durch einen allgemein stationären Weiterbewegungsanschlay 92 beendet wird. Gemäß Figur 11 kommt dieser Anschlag 92 in Eingriff mit dem sich nach unten bewegenden Anschlag 6o an der Betätigungsstange, was zu einem Zusammendrücken der Hilfsfeder 72 zwischen aer Schulter 76 und dem Anschlag 6o führt, wodurch eine zusätzliche wirksame Abbremsungskraft auf die Betätigungsstange ausgeübt wird, wie es in Verbindung mit den Figuren 6 und 7 beschrieben wurde.

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Es ist vorteilhaft, die Öffnungsenergie mit mehrfachen, aufeinanaerfolgend wirkenden Anschlägen zu vernichten, wie es oben beschrieben wurde. Diese Anschläge sorgen für ein stückweises Abbauen der Öffnungsbewegung, wobei relative Bewegungen erzeugt werden, die die Energie verbrauchen bzw. abbauen und auch die Stoßbelastungen an irgendeinem Teil des Systems reduzieren.

Das Schließen des Leistungsschalters erfolgt durch ein aufwärts gerichtetes Zurückbewegen des Auflagers 41 von seiner vollständig offenen Ruheposition (die etwa der in Figur 1o dargestellten Position entspricht) in die Position aus Figur 8. Die Hilfsfeder 72 greift nicht in wirksamer Weise in diesen Schließvorgang ein, da sie zwischen dem Anschlag 6o, 62 und der Schulter 76 an der Betätigungsstange eingefangen ist. Wenn das sich aufwärts bewegende Auflager 41 während des Schließvorgangs die Position aus Figur 9 erreicht, kommt der bewegliche Kontakt 21 in Eingriff mit dem stationären Kontakt 2o, und eine weitere Aufwärtsbewegung der Betätigungsstange 5o sowie der Hülse 74 wird beendet. Demzufolge beginnt ein Entlasten der Tellerfeder 58, die in ihre mehr konische Form zurückkehrt, wenn sich das Auflager 41 fortgesetzt in Aufwärtsrichtung zu der Position aus Figur 8 bewegt. Dieses Entlasten der Tellerfeder reduziert die Kraftanstiegsgeschwindigkeit an den Kontakten während der kurzen Periode unmittelbar nach dem Kontakteingriff, wodurch die Abprallneigung der Kontakte reduziert wird, wie es zuvor in Verbindung mit den Figuren 1-5 erklärt wurde. Die Tellerfeder 58 aus den Figuren 8-11 wird so gewählt, daß ihr Steifheitsgradient k im wesentlichen dieselbe Beziehung zum Steifheitsgradienten K des Betätigungsgestänges 4o hat, wie es bei der Ausführungsform aus den Figuren 1-5 der Fall ist.

Es ist offensichtlich, daß die Vorspannungskraft an der Hilfsfeder 72 in derselben Weise wie bei den Figuren 6 und 7 eingestellt werden kann, das heißt durch Einstellen der Position der Mutter 62 an der Betätigungsstange 5o, wenn der Leistungsschalter vollständig geöffnet ist. Hierdurch wird die Position des Anschlages 6o an der Betätigungsstange verschoben, um die Kompression der Hilfsfeder 72 zu ändern, wobei jedoch nicht die Tellerfeder 58 beeinflußt wird, da die Hülse 74 an der Schulter 76 der Betätigungsstange anliegt.

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Aus der obigen Beschreibung der Figuren 8-11 ist es ersichtlich, daß dieser Wischmechanismus gemäß den Figuren 8-11 ein Abprallen der Kontakte unmittelbar nach dem Schließeingriff im wesentlichen in derselben Weise wie bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1-5 verhindert und die Kraft an dem beweglichen Kontakt zu Beginn und zum Abschluß eines Öffnungsvorgangs im wesentlichen in derselben Weise wie bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 6 und 7 präzis steuert.

Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurden, ist es dem Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die sämtlich von der vorliegenden Erfindung umfaßt sein sollen.

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Lee

-3ο- r s e 11

Claims

General Electric Company

Ansprüche

1.} Vakuum-Leistungsschalter mit einem Lastschalter, der ein evakuiertes Gehäuse, einen allgemein stationären Kontakt sowie einen beweglichen Kontakt innerhalb des Gehäuses, eine allgemein stationäre leitende Stange, an der der stationäre Kontakt angebracht ist, und eine bewegliche leitende Kontaktstange hat, an der der bewegliche Kontakt für eine Bewegung in einen und aus einem Eingriff mit dem stationären Kontakt angebracht ist, und mit einem Betätigungsgestänge zum übertragen von Kontaktschließ- und Kontaktöffnungskräften auf die bewegliche Kontaktstange, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) ein Kontaktwisch- bzw. -Streifmechanismus (65) zum Ankoppeln des Betätigungsgestänges (4o) an die bewegliche Kontaktstange (21a) einen an das Gestänge (4o) angekoppelten antreibenden Teil (41), einen an die bewegliche Kontaktstange (21a) angekoppelten angetriebenen Teil (54) sowie zwischen den antreibenden und angetriebenen Teilen (41, 54) eine vorbelastete bzw. vorgespannte Wischfeder (52) enthält, über die eine Kontaktschließkraft von dem Gestänge (4o) auf die bewegliche Kontaktstange (21a) übertragen wird, wobei sich der antreibende Teil (41) fortgesetzt in einer Schließrichtung bewegt, nachdem die Kontakte (2o, 21) am Ende eines Schließhubes in einen anfänglichen Eingriff gekommen sind, wodurch die Wischfeder (52) weiter belastet und somit dazu veranlaßt wird, eine zusätzliche Kraft in einer Schließrichtung auf den beweglichen Kontakt (21) auszuüben,

(b) der Kontaktwischmechanismus (65) ferner eine das Prelleder
len unterdrückendeV^(58) enthält, die der Wischfeder (52) ent-

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gegenwirkt und die entlastet wird, um die fortgesetzte Bewegung des antreibenden Teils (41) während der anfänglichen Stufen der fortgesetzten Bewegung nach dem anfänglichen Kontakteingriff zu unterstützen,

(c) die Prellunterdrückungsfeder (58) einen Steifigkeitsgradienten hat, der ausreichend niedrig bzw. klein ist, um in wirksamer Weise ein Trennen der Kontakte (2o, 21) unmittelbar nach dem anfänglichen Kontakteingriff am Ende eines Schließhubes zu vermeiden, und daß

(d) das Betätigungsgestänge (4o) einen Steifikeitsgradienten hat, der die Kontakttrennung unmittelbar nach dem anfänglichen Kontakteingriff im Falle eines Fehlens der Prellunterdrückungsfeder (58) zulassen würde.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellunterdrückungsfeder (58) wirksam zwischen der beweglichen Kontaktstange (21a) und dem antreibenden Teil (41) angeordnet ist.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prellunterdrückungsfeder (58) eine Scheiben- bzw. Tellerfeder.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktwischmechanismus (65) ferner Kraftübertragungsmittel (6o, 72, 74) aufweist, die von dem antreibenden Teil (41) nach einer vorbestimmten Anfangsbewegung desselben in einer Kontaktöffnungsrichtung stoßbeaufschlagt werden, um die Kontaktöffnungskraft von dem antreibenden Teil (41) auf die bewegliche Kontaktstange (21a) zu übertragen, wobei die Kraftübertragungsmittel (6o, 72, 74) zusätzliche Federmittel (72) aufweisen, die in Abhängigkeit von der Stoßbeaufschlagung nachgeben, um die auf die bewegliche Kontaktstange (21a) ausgeübte anfängliche Beschleunigungskraft zu begrenzen, und wobei die zusätzlichen Federmittel (72) zum Zeitpunkt der Öffnungsstoßbeaufschlagung auf einen höheren Kraftpegel als die Prallunterdrückungsfeder (58) belastet werden.

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5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch Anschlagmittel (9o) zum abrupten Beenden der Öffnungsbewegung des antreibenden Gliedes (41) am Ende eines Öffnungshubes, um somit die bewegliche Kontaktstange (21a) dazu zu veranlassen, sich danach gegen den Widerstand der Wischfeder (52) in bezug auf das antreibende Glied (41) weiterzubewegen, und durch über die zusätzlichen Federmittel (72) wirkende Mittel (6o, 92) zum Aufbringen einer abbremsenden Kraft auf die bewegliche Kontaktstange (21a) während der Weiterbewegung derselben am Ende eines Öffnungshubes.

6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbringen einer abbremsenden Kraft eine an die Kontaktstange (21a) angekoppelte Betätigungsstange (5o), ferner an der Betätigungsstange (5o) unter gegenseitigem Abstand festgelegte Gebilde (62, 76), ferner zwei auf der Betätigungsstange (5o) verschiebbare Glieder (6o, 74), die von der Hilfsfeder

(72) in entgegengesetzten Richtungen gegen die Gebilde (62, 76) vorgespannt werden, und einen allgemein stationären Anschlag

(92) enthalten, der gegen eines der verschiebbaren Glieder (6o) während der Weiterbewegung am Ende eines öffnungshubes stößt, um eine abbremsende Kraft auf die Betätigungsstange (5o) über die Hilfsfeder (72), das andere der verschiebbaren Glieder (74) und eines der an der Betätigungsstange (5o) fixierten Gebilde

(76) auszuüben.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß N Lastschalter vom Vakuumtyp vorgesehen sind, daß Mittel vorgesehen sind, um die bewegliche Kontaktstange (21a) eines jeden Lastschalters an das Betätigungsgestänge (4o) anzukoppeln, und zwar über den zum Lastschalter gehörigen Kontaktwischmechanismus (65) entsprechend dem Kontaktwischmechanismus (65) gemäß

(c) und (d) aus Anspruch 1, und daß die Kontakt-Prallunterdrückungsfeder (58) in jedem Wischmechanismus (65) einen Steifigkeitsgradienten k hat, der kleiner als etwa K/o,22N ist, wobei K der Steifigkeitsgradient des Betätigungsgestänges (4o) ist, und daß sich das Betätigungsgestänge (4o) zwischen dem

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Wischmechanismus (52) sowie einer Betätigungsvorrichtung erstreckt, die eine Schließkraft auf das Eingangsende des Betätigungsgestänges (4o) ausübt.

8. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Lastschalter vom Vakuumtyp vorgesehen sind, daß Mittel vorgesehen sind, um die bewegliche Kontaktstange (21a) eines jeden Lastschalters an das Betätigungsgestänge (4o) anzukoppeln, und zwar über den zum Lastschalter gehörigen Kontaktwischmechanismus (65) entsprechend dem Kontaktwischmechanismus gemäß (a) und (b) aus Anspruch 1, und daß die Kontakt-Prallunterdrückungsfeder (58) in jedem Wischmechanismus (65) einen Steifigkeitsgradienten hat, der kleiner als etwa 1,5 K ist, wobei K der Steifigkeitsgradient des Betätigungsgestänges (4o) ist, und daß sich das Betätigungsgestänge (4o) zwischen dem Wischmechanismus (65) und einer Betätigungsvorrichtung erstreckt, die eine Schließkraft auf das Eingangsende des Betätigungsgestänges (4o) ausübt.

9. Leistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt-Prallunterdrückungsfeder (58) in jedem Wischmechanismus (65) einen Steifigkeitsgradienten hat, der etwa dem Steifigkeitsgradienten des Betätigungsgestänges (4o) entspricht .

10. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Fehlens aer Prallunterdrückungsfeder (58) der Kontakteingriff am Ende eines Schließhubes die bewegliche Kontaktstange (21a) zu einem vorübergehenden bzw. einschwingenden Umkehren und zu einem kurzzeitigen Trennen des beweglichen Kontakts (21) von dem stationären Kontakt (2o) veranlaßt, während auf das Betätigungsgestänge (4o) eine Schließkraft ausgeübt wird, und daß die Prallunterdrückungsfeder (58) einen Steifigkeitsgradienten hat, der ausreichend klein ist, um diese Umkehrung der Kontaktstange (21a) zu verhindern.

11. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Prallunterdrückungsfeder (58) einen Steiflgkeitsgradienten hat, der ausreichend klein ist, um eine kontakttrennende Umkehrung der beweglichen Kontaktstange (21a) unmittelbar nach einem Kontakteingriff zu verhindern, während noch eine Schließkraft auf das Betätigungsgestänge (4o) ausgeübt wird.

12. Leistungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen starre bzw. feste Abstützung (3o) für den Lastschalter und durch Mittel (32, 34) für ein im wesentlichen starres bzw. festes Ankoppeln der stationären Stange (2oa) an die Abstützung (3o), so daß die Stoßkräfte, die entwickelt werden, wenn der bewegliche Kontakt (21) am Ende eines Schließvorgangs gegen den stationären Kontakt (2o) stößt, über einen Pfad auf die Abstützung (3o) übertragen werden, welcher in wirksamer Weise den größten Teil des Gehäuses (12, 14) im Bypass umgeht.

13. Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallunterdrückungsfeder (58) in wirksamer Weise zwischen der beweglichen Kontaktstange (21a) und dem antreibenden Teil (41) angeordnet ist.

14. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 7 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Mittel (2oa, 32, 34) vorgesehen sind, um im wesentlichen in fester bzw. starrer Weise den stationären Kontakt (2o) eines jeden Lastschalters an eine im wesentlichen starre bzw. feste Abstützung (3o) für den zugeordneten Lastschalter anzukoppeln.

15. Leistungsschalter nach Anspruch 1, 7 oder 8, ferner gekennzeichnet durch Mittel (2oa, 32, 34) für ein ausreichend festes bzw. starres Anbringen des allgemein stationären Kontakts (2o), so daß ohne die Pral!unterdrückungsfeder (58) die bei einem Kontakteingriff am Ende eines Schließvorgangs auf das Betätigungsgestänge (4o) ausgeübten entgegengesetzten Kräfte schnell von Null bis zu der Vorspannungskraft der Wischfeder (52) in einer Zeit t. ansteigen, die beträchtlich Kürzer als 1/4 der

R η^?) B ? R / η ρ, ^c .->

natürlichen Periode T₂ der Vibration bzw. der Eigenschwingung des Betätigungsgestänges (4o) ist, wobei sich das Betätigungsgestänge (4o) zwischen dem Wischmechanismus (65) und einer Betätigungsvorrichtung erstreckt, die die Schließkraft auf das Eingangsende des Betätigungsgestänges (4o) ausübt.

16. Vakuum-Leistungsschalter mit einem Lastschalter vom Vakuumtyp, der ein evakuiertes Gehäuse, einen allgemein stationären Kontakt sowie einen beweglichen Kontakt in dem Gehäuse,eine allgemein stationäre leitende Stange, an der der stationäre Kontakt angebracht ist, und eine bewegliche leitende Kontaktstange aufweist, an der der bewegliche Kontakt für eine Bewegung in einen und aus einem Eingriff mit dem stationären Kontakt angebracht ist, ferner,mit einer Abstützung für den Lastschalter, ferner mit einem Betätigungsgestänge zum übertragen von Kontaktschließ- und Kontaktöffnungskräften auf die bewegliche Kontaktstange und mit einem zum Ankoppeln des Betätigungsgestänges an die bewegliche Kontaktstange dienenden Kontaktwischbzw, -streifmechanismus mit einem an das Betätigungsgestänge angekoppelten antreibenden Teil, mit einem an die bewegliche Stange angekoppelten angetriebenen Teil und mit einer zwischen den antreibenden sowie angetriebenen Teilen befindlichen vorgespannten Wischfeder, über die die Kontaktschließkraft von dem Betätigungsgestänge auf die bewegliche Stange übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktwischmechanismus (65) ferner Kraftübertragungsmittel aufweist, die von dem antreibenden Teil (41) nach einer vorbestimmten Anfangsbewegung desselben in einer Kontaktöffnungsrichtung beaufschlagt werden, um die Kontaktöffnungskraft von dem antreibenden Teil (41) auf die bewegliche Kontaktstange (21a) zu übertragen, wobei die Kraftübertragungsmittel vorgespannte Hilfsfedermittel (72) aufweisen, die in Abhängigkeit von der Beaufschlagung nachgeben, um die auf die bewegliche Kontaktstange (21a) ausgeübte anfängliche Beschleunigungskraft zu reduzieren, und daß Mittel (6o, 92) vorgesehen sind, die nahe dem Ende eines Öffnungshubes arbeiten, um über die Hilfsfedermittel (72) eine abbremsende Kraft auf die bewegliche Kontaktstange (21a) auszuüben.

8 0 9 8 2 R /065?

17. Leistungsschalter nach Anspruch 16, ferner gekennzeichnet durch einstellbare Mittel (62) zum Vorspannen bzw. Vorbelasten der Hilfsfedermittel (72) mit einer Kraft, die ausreichend klein ist, so daß der bewegliche Kontakt (21) nicht durch die anfängliche Beschleunigungskraft deformiert wird.

1b. Leistungsschalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischmechanismus (65) ferner eine an die bewegliche Kontaktstange (21a) und den angetriebenen Teil (54) angekoppelte Betätigungsstange (5o), eine von der Betätigungsstange (5o) getragene sowie hierauf verschiebbare Hülse (74) und einen von der Betätigungsstange (5o) getragenen sowie hierauf verschiebbaren Anschlag (6o) enthält, daß die Hilfsfeder (72) eine Druckfeder aufweist, die zwischen der Hülse (74) sowie dem Anschlag (6o) angeordnet ist und die Hülse (74) sowie den Anschlag (6o) gegen unter Abstand angeordnete Gebilde (62, 76) vorspannt, die an der Betätigungsstange (5o) festgelegt sind, daß der antreibende Teil (41) über die Hülse (74) sowie die Hilfsfeder (72) eine Stoßkraft auf die Betätigungsstange (5o) ausübt, um eine anfängliche Beschleunigung der Kontaktstange (21a) während eines Öffnungsvorgangs durchzuführen, und daß ein allgemein stationäres Glied (92) vorgesehen ist, um nahe dem Ende eines Öffnungshubes mit dem Anschlag (6o) in Eingriff zu kommen, damit durch den Anschlag (6o) und die Hilfsfeder

(72) die abbremsende Kraft auf die Betätigungsstange (5o) ausgeübt wird.

19. Leistungsschalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktwischmechanismus (65) ferner unter Abstand angeordnete sowie in bezug auf die Kontaktstange (21a) fixierte Gebilde (62, 76) und zwei zwischen diesen angeordnete Glieder (6o, 74) enthält, die in bezug auf die Kontaktstange (21a) beweglich sind, daß die Hilfsfedermittel (72) eine Druckfeder aufweisen, die zwischen den zwei Gliedern (6o, 74) angeordnet sind und die diese Glieder (6o, 74) gegen die unter Abstand angeordneten Gebilde (62, 76) drückt, daß der antreibende Teil (41) eine Stoßkraft über eines der Glieder (74) auf die Druck-

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feder (72) und dann auf die Kontaktstange (21a) ausübt, um während einer Öffnungsbewegung eine anfängliche Beschleunigung der Kontaktstange (21a) durchzuführen, und daß ein Anschlag (92) vorgesehen ist, der nahe dem Ende eines Öffnungshubes mit dem anderen der Glieder (6o) in Eingriff kommt, um die abbremsende Kraft über das andere Glied (6o) auf die Druckfeder (72) und dann auf die Kontaktstange (21a) zu übertragen.

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