DE3411819A1

DE3411819A1 - Elektrische schaltanlage

Info

Publication number: DE3411819A1
Application number: DE19843411819
Authority: DE
Inventors: Wilhelm H. 6902 Sandhausen Krämer; Heinrich H. 6700 Ludwigshafen-Oppau Rosenbusch
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1985-10-10
Also published as: DE3411819C2

Description

Elektrische Schaltanlage
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanlage mit einer innerhalb eines Gehäuses befindlichen Vakuumschaltröhre, deren wenigstens eines Kontaktpaar aus einem festen und einem axial beweglichen Kontakt stück besteht, welches von einer axial anschließenden Schaltstange eines am Gehäuse befestigten Schalterantriebs betätigt wird.
Derartige Schaltanlagen werden insbesondere im Mittelspannungsbereich (1 bis ca. 76 kV) eingesetzt.
Der mechanische Aufbau von Schaltanlagen mit Vakuumschaltstreckn ist vergleichsweise einfach. Dennoch entstehen nicht unerhebliche Probleme, die in der Fachliteratur ausführlich beschrieben sind (A.Erk/-M.Schmelzle Grundlagen der Schaltgerätetechnik" Springer-Verlag 1974). Insbesondere die Gestaltung des Schalterantriebs bedarf besonderer Beachtung, da aufgrund der sehr hohen erforderlichen Kontaktkräfte, die ein Abheben der Kontaktstücke in der Vakuumschaltröhre durch elektrodynamische Kräfte im Kurzschlußfall ausschließen sollen, größere Schalterantriebe benötigt werden als ursprünglich erwartet.
Zusätzliche Kräfte können resultieren aus fertigungs-bzw. montagebedingten Toleranzen, die sich als Fehlwinkel oder Fluchtungsfehler niederschlagen. Insbesondere gilt dies für Schaltröhren, die eine verhältnismäßig große Länge aufweisen, wie dies in der Regel bei höheren Betriebsspannungen, z.B. 30kV oder mehr, der Fall ist.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist eine Anordnung mit Toleranzausgleich vorzusehen.
Aus der DE-OS 31 11 789 ist ein Vakuumschaltgerät mit begrenzt schwenkbarer Befestigung der Schaltröhre bekannt, wobei die Schaltröhre gegenüber einem ortsfesten Leiter begrenzt schwenkbar befestigt ist. Hierzu ist ein Widerlager vorgesehen, daß eine konkav gekrümmte Fläche besitzt, mit der eine entsprechende konvex gekrümmte Gegenfläche der Schaltröhre nach Art von Kugel und Pfanne zusammenwirkt.
Diese Toleranzausgleichseinrichtung, die auf eine in der DE-PS 23 31 503 beschriebene Befestigungsvorrichtung zurückgeht, ermöglicht den Ausgleich von Fehlwinkeln entsprechend dem Schwenkbereich. Durch größere Bemessung der Befestigungsbohrung gegenüber dem Befestigungsbolzen läßt sich in gewissen Grenzen auch ein seitlicher Versatz ausgleichen.
Ungünstig bei dieser bekannten Lösung ist der Umstand, daß der Toleranzausgleich nicht am Orte des Entstehens von Toleranzen stattfindet, nämlich an der Verbindungsstelle des Antriebsgestänges mit der Schaltröhre.
Darüber hinaus ist eine derartige Toleranzausgleichseinrichtung nicht bei Rohrkapselungen verwendbar, wenn unmittelbar an den Fixpunkt der Vakuumröhre Wandler anschließen.
Die Montage dieser Einrichtung ist aufwendig und insbesondere bei Kapselungen mit kleinem Durchmesser ist bei der Demontage die Trennung schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu schaffen, mit der ein Toleranzausgleich an der Verbindungsstelle des Antriebsgestänges mit der Vakuumschaltröhre möglich ist.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich erfindungsgemäß entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1, in dem die Schaltstange des Schalterantriebs mittels einer einstellbaren, mehrteiligen Kupplung axial an das axial bewegliche Schaltstück der Vakuumschaltröhre anschließt.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Toleranzeinrichtung berücksichtigt sowohl Winkelfehler, die aus der Montage der Vakuumschaltröhre innerhalb des Gehäuses als auch solche, die aus der Montage des Schalterantriebs an der Gehäusewand resultieren. Außerdem können auch Fluchtungsfehler, d.h. radialer Versatz, ausgeglichen werden.
Erfindungsgemäß erfolgt die Justierung'bei der Montage der Vakuumschaltröhre durch Einstellung der in der mehrteiligen Kupplung angeordneten Einstellscheiben sind. Mittels eines geteilten, ebenfalls zur Kupplung gehörigen Klemmringes wird die gesamte justierte Anordnung in ihrer Lage fixiert.
Auf diese Weise ergibt sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schalterantrieb und Vakuumschaltröhre, wobei der erfindungsgemäße Ausgleich von Toleranzen am Ort ihres Entstehens dafür ausschlaggebend ist, daß keine schädlichen mechanischen Spannungen infolge Verspannung auf die empfindliche Vakuumschaltröhre einwirken können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Klemmring aus leitendem Material so geformt, daß er als feldsteuerndes Element dient.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung7 Fig. 2 die erfindungswesentlichen Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels, Fig. 3 einen Ausschnitt aus Bild 2 mit den Elementen der Toleranzausgleichseinrichtung, Fig. 4 eine Halbansicht von oben der in Bild gezeigten Anordnung (Pfeil A).
Eine in Bild 1 schematisch gezeigte elektrische Schaltanlage 10 besteht aus einem Gehäuse 12, in welchem sich eine Vakuumschaltröhre 14 befindet. Aus der Vakuumschaltröhre 14 sind in axialer Richtung an beiden Stirnflächen Kontaktstücke 16, 18 herausgeführt. Das Kontaktstück 16 ist in Längsrichtung beweglich und über eine Kupplung 20 mit einer Schaltstange 22 verbunden, die zu einem Schalterantrieb 24 führt, welcher am Gehäuse 12 befestigt ist. Zur Einstellung des Axialspiels ist eine Gewindemuffe 26 vorgesehen. Über eine Strombahn 28 erfolgt die Stromzufuhr zum beweglichen Kontaktstück 16.
In Figur 2 ist der erfindungswesentliche Teil als Ausschnitt der gesamten elektrischen Anlage dargestellt.
Ein Schalterantrieb 24 ist an der Gehäusewand 11 so befestigt, daß eine Schaltstange 22 durch eine in der Gehäusewand befindliche Ausnehmung 13 geführt ist und formschlüssig in ein Mittelteil 32 einer Kupplung 20 eingreift. Die Kupplung 20 besteht aus besagtem Mittelteil 32 sowie aus zwei gleichgeformten, gegensinnig angeordneten, das Mittelteil einschließenden Einstellscheiben 30 sowie aus einem in axialer Richtung geteilten Klemmring 34. Auf der der Schaltstange 22 abgewandten Seite stützt sich die Kupplung 20 an einem Aufnahmesockel 36 ab, der an eine Strombahn 28 angeformt ist, die mit dem beweglichen Kontaktstück 16 der Vakuumschaltröhre 14 verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Schaltröhre 14 greift ein als Gewindebolzen angeformtes festes Kontaktstück in eine fest mit dem Gehäuse 12 verbundene Gewindemuffe 26 ein, wodurch die Justierung des axialen Abstandes von Vakuumschaltröhre 14 zur Schaltstange 22 möglich ist. Die Einstellscheiben 30 sind Kugelsegmente mit zentrischer Bohrung 38, durch die die zylindrisch geformten, zentrisch angeordneten Nocken 40, 42 des Mittelteils 32 geführt sind.
Fig. 3 gibt einen vergrößerten Ausschnitt aus Bild 2 wieder. Das Mittelteil 32 ist als planparallele, kreis- runde Scheibe ausgebildet, an die wie bereits erwähnt zwei zentrisch angeordnete zylindrischen Nocken 40, 42 angeformt sind. Der dem Schalterantrieb zugewandte Nocken 40 weist zur Aufnahme der Schalt stange 22 eine formschlüssig angepaßte Ausnehmung 44 auf.
Die Aufnahmefläche 46 ist konkav ausgeformt entsprechend einem Kugelabschnitt und der Einstellscheibe 30 formschlüssig angepaßt. Zur berührungslosen Aufnahme des Nockens 42 des Mittelteils 32 ist im Aufnahmesockel 36 eine zylindrische Vertiefung 48 zentrisch angeordnet.
Die Außenoberfläche 50 des Aufnahemsockels 36 ist konvex ausgebildet und in der Form der Innenoberfläche 52 eines Klemmringes 34 angepaßt.
Der Klemmring 34 ist entlang seiner Mittelachse halbiert. Er umklammert die aus Einstellscheiben 30 und dazwischen befindlichem Mittelteil 32 gebildete Anordnung derart, daß diese Anordnung um einen Drehpunkt quer zur Längsachse schwenkbar ist. Die Außenoberfläche 54 des Klemmrings 34 ist kugelähnlich ausgebildet. Die beiden Hälften des Klemmrings 34 werden mittels sekantial quer zur Längsachse durchgesteckter Schrauben 56 in ihrer Lage fixiert.
In Fig. 4 ist die entsprechende Ansicht von oben gezeigt. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist wie folgt.
Die Vakuumschaltröhre 14 sowie der Schalterantrieb 24 sind montiert, d.h., daß die Schaltstange 22 und das bewegliche Kontaktstück 16 sich im Abstand gegenüber befinden. Nun wird die aus den beiden Einstellscheiben 30 mit dazwischen befindlichem Mittelteil 32 zwischen die Schaltstange 22 und das bewegliche Kontaktstück 16 gebracht und die Schaltstange 22 in die hierfür vorgesehene Ausnehmung 44 im Nocken 40 des Mittelteils 32 eingeführt und befestigt. Anschließend wird der axiale Abstand durch Betätigung der Gewindemuffe 26 so weit verringert, bis die Einstellscheibe 30 den Aufnahmesockel 36 kontaktiert.
Toleranzbedingte Fehlwinkel CX oder ß sowie seitlicher Versatz S, die sich bei der Montage ergeben, können aufgrund der vorhandenen Verschiebbarkeit von Mittelteil und Einstellscheiben zueinander bzw. von Einstellscheiben relativ zum Aufnahmesockel problemlos ausgeglichen werden, so daß eine von mechanischen Zusatzspannungen ungestörte Verbindung zustandekommt, die in der so gefundenen Lage mittels des geteilten Klemmringes 34 fixiert wird.
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Claims

Ansprüche 1. Elektrische Schaltanlage mit einer innerhalb eines Gehäuses befindlichen Vakuumschaltröhre, die ein Kontaktpaar oder mehrere Kontaktpaare aufweist, das bzw.

die je aus einem festen und einem axial beweglichen Kontaktstück, welches von einer axial anschließenden Schaltstange eines am Gehäuse befestigten Schalterantriebs betätigt wird, besteht bzw. bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von Fehlwinkeln und Fluchtungsfehlern infolge Toleranzen aus Fertigung und Montage zwischen der Schaltstange (22) und dem beweglichen Kontaktstück (16) eine mehrteilige einstellbare Kupplung (20) vorgesehen ist.
2. Elektrische Schaltanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrteilige Kupplung (20) aus einem zwischen zwei Einstellscheiben (30) liegenden Mittelteil (32) besteht, wobei ein entlang seiner Mittelachse geteilter Klemmring (34) diese Anordnung umfaßt und in ihrer Lage fixiert.
3. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (34) aus leitendem Material besteht und als feldsteuerndes Element dient.
4. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Klemmringhälften (34) mittels Schraub-, Stift-, Klemm- oder Schnappverbindung miteinander kraft- bzw.

formschlüssig fest verbunden sind.
5. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellscheiben (30) zum Winkelausgleich dienen.
6. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (32) zwischen den Einstellscheiben (30) radial verschiebbar ist, um Fluchtungsfehler auszugleichen.
7. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (32) eine planparallele Kreisscheibe ist, an die beiderseits zentrisch angeordnete Nocken (40, 42) angeformt sind.
8. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellscheiben (30) zentrische Ausnehmungen (38) aufweisen, durch die die Nocken (40, 42) des Mittelteils (32) durchgreifen.
9. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrisch angeordneten Nocken (40, 42) Kreisquerschnitte haben.
10. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansptrüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrische Ausnehmung (38) eine Zylinderbohrung mit größerem Durchmesser als der der Nocken (40, 42) ist.
11. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellscheiben (30) Kugelabschnitte sind.
12. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite (52) des Klemmrings (34) derart eingeformt ist, daß sich die zur Fixierung der Einstellscheiben (30) erforderliche Haltekraft linienförmig überträgt.
13. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (34) einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, wobei die Innenseite (52) konkav eingeformt ist.
14. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (34) einen parabolischen Querschnitt hat, wobei die Innenseite (52) konkav eingeformt ist.
15. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (34) einen halbkreisförmigen oder parabolischen Querschnitt aufweist, wobei die Innenseite (52) parabolisch eingeformt ist.
16. Elektrische Schaltanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (34) einen halbkreisförmigen oder parabolischen Querschnitt aufweist, wobei die Innenseite (52) winkelig eingeformt ist.