DE3111791A1 - Vakuumschalteinrichtung mit einem die schaltroehren umgebenden kessel - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ο Unser Zeichen Berlin und München *" VPA 81 P 3708 DE

Vakuumschalteinrichtung mit einem die Schaltröhren umgebenden Kessel

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vakuumschalteinrichtung mit Schaltröhren, einer Antriebsvorrichtung für die Schaltröhren sowie mit einem die Schaltröhren umgebenden, mit einem Isoliergas gefüllten Kessel.

Eine Vakuumschalteinrichtung dieser Art ist beispielsweise durch die DE-OS 2 818 905 bekannt geworden. Weitere Beispiele sind den DE-OS 2 439 381 und 1 811 349 sowie der GB-PS 1 086 179 zu entnehmen. Wendet man hierbei einen gegenüber dem normalen Atmosphärendruck erhöhten Druck des Isoliergases an, wie dies im Interesse einer guten Isolation erwünscht ist, so verstärkt sich dementsprechend die im Einschaltsinn auf die Schaltstücke der Schaltröhren wirkende Kraft. Zum Ausschalten benötigt man daher gegenüber einem in atmosphärischer Luft arbeitenden Vakuumschaltgefäß stärkere Ausschaltfedern. Daher ist es an sich erforderlich, die gesamte Antriebsvorrichtung der Vakuumschalteinrichtung entsprechend dem größeren Energiebedarf zu verstärken.

Es wurde jedoch beobachtet, daß auch bei nicht vollständiger Kompensation des Gasdruckes in dem Kessel durch verstärkte Ausschaltfedern die Schaltstücke in die Ausschaltstellung gelangen, weil sie durch die sich entspannende Kontaktkraftfeder ausreichend stark beschleunigt werden.

Von dieser Erscheinung kann jedoch kein praktischer Gebrauch gemacht werden, weil die Schaltstücke anschließend an das Erreichen der Ausschaltstellung wieder in eine

Et 3 Sho / 18.03.1981

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teilweise, bei hohen Gasdrücken in dem Kessel auch vollständige Einschaltstellung zurückfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz einer vergleichsweise schwachen Bemessung der Ausschaltfeder ein völliges oder teilweises Schließen der Schaltstücke im Anschluß an die vollständige Öffnung zu verhindern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vakuumschalteinrichtung der eingangs genannten Art durch eine bei geöffneten Schaltstücken selbsttätig wirksame und beim Einschalten durch die Antriebsvorrichtung lösbare Sperrvorrichtung gegen Schließen der Schaltstücke gelöst.

Eine einfache und somit preiswert bereitstellbare Zusatzeinrichtung ermöglicht daher die Verwendung eines für verhältnismäßig geringe Ausschaltkräfte ausgelegten Antriebes.

Die Sperrvorrichtung kann in einer Ausführungsform der Erfindung so ausgebildet sein, daß die Antriebsvorrichtung ein mechanisches Sperrglied enthält, das bei Erreichen der Ausschaltstellung der Schaltstücke hinter einen Hebel des Antriebsmechanismus gelangt und das bei Freigabe des Einschaltkraftspeichers der Antriebsvorrichtung gleichfalls freigebbar ist. Diese Freigabe kann z. B. durch den Elektromagneten erfolgen, der üblicherweise dazu dient, die Verklinkung der Einschaltfeder zu lösen.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, zwischen dem Hebel der Antriebsvorrichtung und dem Sperrglied einen Freihub vorzusehen entsprechend einer Bewegung der Schaltstücke aufgrund einer Schwankung des Druckes des Isoliergases innerhalb üblicher Grenzen. Das Sperrglied bleibt infolgedessen im Normalfall unbelastet und kann ohne Schwierigkeiten von dem erwähnten Einschaltmagneten mitbetätigt werden.

VPA 81 P 3708 DE Die Sperrvorrichtung kann aber auch dadurch verwirklicht werden, daß die Antriebsvorrichtung bzw. ein zwischen der Antriebsvorrichtung und einer Schaltröhre angeordnetes Übertragungsgestänge wenigstens einen bei geöffneten Schaltstücken in Totpunktstellung gelangenden Hebel enthält. Diese Anordnung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus und bedarf keiner zusätzlichen Kraft zur Freigabe beim Einschalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Vakuumschalteinrichtung mit einer Antriebsvorrichtung im Schnitt dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt in einer der Fig. 1 entsprechenden schematischen Darstellung eine ähnliche Vakuumschalteinrichtung mit einer weiteren Ausführungsform einer Sperrvorrichtung.

Die in der Fig. 1 gezeigte Vakuumschalteinrichtung umfaßt die eigentliche Schalteinheit 1 und eine Antriebsvorrichtung 2. Die Schalteinheit 1 besteht aus einem Kessel 3 beliebiger geeigneter Gestalt, z. B. zylinder- oder kastenförmig, und darin angeordneten Schaltröhren 4, die über Durchführungen 5 und 6 an äußere Leiter anschließbar sind. Die Schaltröhren 4 können den Aufbau der üblichen Vakuumschaltröhren besitzen, wie man sie auch für in Luft arbeitende Schaltgeräte einsetzt. Im Unterschied hierzu befinden sich die Schaltröhren 4 in dem Beispiel der Fig. 1 in einem von Luft verschiedenen Isoliergas, beispielsweise SFg, unter einem gegenüber der Atmosphäre erhöhten Druck.

Die Schaltröhren 4 sind mit ihrem feststehenden Anschlußbolzen direkt mit der Durchführung 5 verbunden, während

- " VPA 81 P 3708 DE der gegenüberliegende bewegliche Anschlußbolzen 10 mittels eines Strombandes 11 mit der oberen Durchführung in Verbindung steht. An dem Anschlußbolzen 10 greift ferner ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes Hebelwerk an, das die Antriebsbewegungen der Antriebsvorrichtung 2 auf die Schaltröhre 4 überträgt. Dieses Hebelwerk 12 umfaßt eine Welle 13, die abgedichtet aus dem Kessel 3 herausgeführt ist. Auf dem inneren Teil der Welle 13 sitzt ein Hebelarm 14, der an dem Anschlußbolzen 10 angelenkt ist. Auf dem äußeren Teil der Welle 13 ist in winkliger Stellung zu dem Hebelarm 14 ein weiterer Hebelarm 15 angebracht, der unter Zwischenschaltung einer· Kontaktkraftfeder 20 und einer Kuppelstange 21 mit der Antriebsvorrichtung 2 verbunden ist. Die Antriebsvorrichtung ist vereinfacht dargestellt. Sie umfaßt ein Einschaltgetriebe mit einer in nicht näher dargestellter Weise antreibbaren Kurvenscheibe 22 und einen hiermit zusammenwirkenden Rollenhebel 23, der eine Schalterwelle 24 antreibt. Auf dieser sitzen Kurbelarme 25, die mit der Kuppelstange 21 gelenkig verbunden sind. Entsprechend der Anzahl der vorhandenen Schaltröhren 4 können auf der Schalterwelle 24 mehrere Kurbelarme 25 angebracht sein. Ein weiterer auf der Schalterwelle befestigter Kurbelarm 26 steht mit einer Ausschaltfeder 27 in Verbindung.

In der Fig. 1 ist die Schalteinheit 1 in der Ausschaltstellung gezeigt, in der die Schaltstücke 8 und 9 der Schaltröhre 4 voneinander getrennt sind. Die Welle der Kurvenscheibe 22 steht unter der Wirkung eines Einschaltkraftspeichers. Die Einschaltung findet statt, wenn durch Erregung eines Einschaltmagneten 30 eine Verriegelung gelöst wird, die aus einer Einschaltklinke 31 und einem auf der Welle der Kurvenscheibe 22 sitzenden Hebelarm besteht. Durch die Erregung des Einschaltmagneten 30 wird die Einschaltklinke 31 von dem Ende des Hebels abgezogen und dadurch die Kurvenscheibe 22 freigegeben.

VPA 81 P 3708 DE Diese führt dann eine Drehung in Richtung des Pfeiles aus, wodurch der Rollenhebel 23 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Über die Schalterwelle 24 und den Kurbelarm 25, die Kupplungsstange 21 und das beschriebene Hebelwerk 12 wird die Bewegung auf den beweglichen Anschlußbolzen 10 der Schaltröhre 4 übertragen, bis die Schaltstücke 8 und 9 aufeinandertreffen. Die erforderliche Kontaktkraft wird durch Spannen der Kontaktkraftfeder 20 erzeugt.
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Zu der Kraft, mit der die Schaltstücke 8 und 9 aneinander liegen, trägt der Druck des in dem Kessel 3 befindlichen Isoliergases bei. Für die Ausschaltung werden nun die dynamischen Kräfte ausgenutzt, die mit der Öffnungsbewegung der Schaltstücke 8 und 9 und des angeschlossenen Hebelwerkes auftreten. Diese dynamischen Kräfte lassen die Schaltstücke 8 und 9 vollständig in die in der Fig. 1 gezeigte Ausschaltstellung auch dann gelangen, wenn die Ausschaltfeder 27 so bemessen ist, daß sie die Schaltstücke nicht ständig in der vollständig geöffneten Stellung halten kann. Eine Schließbewegung der Schaltstücke 8 und 9 im Anschluß an ihre vollständige Trennung wird durch eine Sperrvorrichtung verhindert, zu der ein Sperrhebel 34 gehört. Dieser ist in der Antriebsvorrichtung 2 schwenkbar gelagert und gelangt gegen Ende der Ausschaltbewegung hinter den auf der Schalterwelle 24 sitzenden Kurbelarm 26. Damit ist der Winkelhebel 25 und das angeschlossene Hebelwerk 12 gegen ein erneutes Einschalten gesperrt.
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Soll die Schalteinheit 1 dagegen mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 2 beabsichtigt eingeschaltet werden, so läßt sich der Sperrhebel 34 zugleich mit dem Einschaltbefehl für den Einschaltmagneten von dem Kurbelarm 26 wegschwenken. Dies geschieht durch einen Hilfshebel 35, der an der Einschaltklinke 31 anliegt und der mit dem Sperrhebel 34 in geeigneter Weise verbunden ist, z. B. durch

VPA 81 P 3708 DE die in Fig. 1 bei 36 angedeutete Stange. Die zusätzliche Einrichtung, die es erlaubt, die Ausschaltfeder 27 und damit auch weitere Teile der Antriebsvox-richtung schwächer als utn roh zu bemessen, besteht somit im wesentliehen nur aus dem Hilfshebel 35 und dem Sperrhebel 34 sowie einer Verbindungsstange zwischen diesen beiden Hebeln.

In der Fig. 1 ist noch dargestellt, daß zwischen dem Ende des Hebelarmes 26 und der Stirnfläche des Sperrhebels ein Freihub s besteht. Dieser Freihub ist so bemessen, daß er einer Bewegung des Schaltstückes 8 bis zu einem kleinsten zulässigen Kontaktabstand für die geöffnete Stellung entspricht. Die Ausschaltfeder 27 ist andererseits so dimensioniert, daß sie die Wirkung des niedrigsten in dem Kessel 3 zulässigen Gasdruckes auf die Schaltröhre 4 kompensiert. Durch diese Bemessung der Ausschaltfeder 27 in Verbindung mit dem Freihub s erreicht man, daß der Sperrhebel 34 im Normalfall unbelastet bleibt und dadurch von dem Einschaltmagneten 30 mitbetätigt werden kann. Eine stärkere Dimensionierung des Einschaltmagneten 30 ist daher nicht erforderlich.

Auf ähnlich einfache Weise ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 das Problem gelöst, eine unerwünschte Rückkehr der beweglichen Schaltstücke in die Einschaltstellung im Verlauf des Ausschaltvorganges zu verhindern. Die hierin gleichfalls schematisch im Schnitt gezeigte Vakuumschalteinrichtung umfaßt wiederum eine Schalteinheit 40 und eine Antriebsvorrichtung 41. Ähnlich wie in der Figo 1 bilden eine obere Durchführung 42, eine Schaltröhre 43 und eine untere Durchführung 44 eine geradlinige Anordnung. Ein beweglicher Anschlußbolzen der Schaltröhre 43 ist durch ein Hebelwerk 46 antreibbar, das unter Zwischenschaltung einer Kontaktkraftfeder 47 durch die Antriebsvorrichtung 41 betätigbar ist. Das

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VPA 81 P 3708 DE Hebelwerk 46 umfaßt wiederum einen Winkelhebel 50, dessen einer Hebelarm 51 an dem Anschlußbolzen 45 angelenkt ist, während der andere Hebelarm 52 durch eine Kupp stange 53 mit einem auf einer Welle 54 sitzenden Schwenkhebel 55 verbunden ist. Die Welle 54 ist abgedichtet aus dem Kessel 56 der Schalteinheit 40 herausgeführt und in geeigneter Weise mit der Antriebsvorrichtung 41 verbunden.

Die Lage der Teile des Hebelwerkes 46 ist so gewählt, daß in der gezeigten Ausschaltstellung der Schaltröhre 43 die Kupplungsstange 53 und der Schwenkhebel 55 der Welle 54 nach Art eines Kniehebelsystems in Totpunktstellung stehen. Sind daher die beweglichen Schaltstücke im Verlauf der Ausschaltbewegung erst einmal in die vollständige Öffnungsstellung gelangt, so bildet das Hebelwerk 46 in sich eine Sperrvorrichtung gegen eine vollständige oder teilweise Rückkehr in die Einschaltstellung. Die Einschaltung ist nur durch Antrieb von außen über die Welle 54 mittels der Antriebsvorrichtung 41 möglich. Auch in diesem Fall kann die in der Fig. 2 nicht gesondert dargestellte, jedoch in der Antriebsvorrichtung 41 enthaltene Ausschaltfeder schwächer als üblich bemessen werden, weil zum Öffnen dynamische Kräfte ausgenutzt werden.

4 Ansprüche
2 Figuren

Claims (1)

1. - -gf"- VPA 81 J? 3708 DE

   Patentansprüche

   1J Vakuumschalteinrichtung mit Schaltröhren (4), einer Antriebsvorrxchtung (2) für die Schaltröhren (4) sowie mit einem die Schaltröhren (4) umgebenden, mit einem Isoliergas gefüllten Kessel (3), gekennzeichnet durch eine bei geöffneten Schaltstücken (8, 9) selbsttätig wirksame und beim Einschalten durch die Antriebsvorrichtung (2) lösbare Sperrvorrichtung (26, 34) gegen Schließen der Schaltstücke (8, 9).

   2. Vakuumschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsvorrichtung (2) ein mechanisches Sperrglied (34) enthält, das bei Erreichen der Ausschaltstellung der Schaltstücke (8, 9) hinter einen Hebel (Kurbelarm 26) des Antriebsmechanismus gelangt und das bei Freigabe des Einschaltkraftspeichers (22) der Antriebsvorrichtung (2) gleichfalls freigebbar ist.

   3. Vakuumschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Hebel (Kurbelarm 26) der Antriebsvorrichtung (2) und dem Sperrglied (34) ein Freihub(s) besteht entsprechend einer Bewegung der Schaltstücke (8, 9) aufgrund einer Schwankung des Druckes des in dem Kessel (3) befindlichen Isoliergases innerhalb üblicher Grenzen.

   4. Vakuumschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (41) bzw. ein zwischen der Antriebsvorrichtung (41) und einer Schaltröhre (43) angeordnetes Übertragungsgestänge (Hebelwerk 46) wenigstens einen bei geöffneten Schaltstücken in Totpunktstellung gelangenden Hebel (53>

   55) enthält.