DE3726739C2 - - Google Patents
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- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung
eines Druckes zwischen den geschlossenen Kontaktstücken
eines Vakuumschalters gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1. Das Anwendungsgebiet liegt bei Vakuum
schaltern für Mittel- und Hochspannungsnetze.
Eine Kontaktdruckerzeugungseinrichtung für Vakuumschalter,
die dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 am nächsten kommt,
ist durch die etz, Bd. 106 (1985), Heft 10, Seiten 506/7, Bild 7,
bekannt. Bei der bekannten Einrichtung überträgt eine Knie
hebelanordnung als Teil eines Schaltergetriebes die Kraft
eines nicht dargestellten Schalterantriebs auf eine mit der
Kniehebelanordnung zeitweilig durch Berührungskopplung ver
bundene, als einarmiger Hebel wirkende Stange.
Diese Stange ist an der einen Seite drehbar gelagert und an
der anderen Seite mit einer Zugfeder gelenkig verbunden.
Der erste mechanische Kontakt des Hebelknies mit der Hebel
stange findet offenbar zu Beginn des Einschaltvorganges
in nächster Nähe des Hebel-Drehpunktes statt. Wegen des an die
ser Stelle großen, sich aus der Drehmomentengleichung für
den Hebel ergebenden Übersetzungsverhältnisses, vollzieht
sich dieser erste Kontakt stoßartig, was eine
Beanspruchung sowohl für den Antrieb als auch für das beweg
bare Schaltstück bedeutet.
Im weiteren Verlauf des Einschaltvorganges entfernt sich der
Berührungspunkt des Hebelknies auf der Hebelstange von deren
Drehlager, wobei er das Kontaktstück in die Einschaltstellung
bewegt. Sobald der bewegbare Kontakt den feststehenden berührt,
läßt die weitere Gleitbewegung des Hebelknies auf der Hebel
stange
deren federseitiges Ende einen Kreisbogen beschreiben, wo
bei die Schraubenfeder durch Zug gespannt wird. In der End
stellung der Kniehebelanordnung hat die Federkraft den Höchst
wert erreicht. Dieser Kraftwert wird mit dem an dieser Stelle
vorhandenen Übersetzungsverhältnis auf das Schaltstück über
tragen. Wegen der erheblich größeren Entfernung des Hebelknies
vom Hebeldrehpunkt ist dieses Übersetzungsverhältnis gegen
über seinem Wert zu Beginn der Berührungskopplung entspre
chend kleiner. Mit dem Spannen der Zugfeder verkleinern sich
also das Übersetzungsverhältnis und damit auch die Auswirkung
der Federkraft.
In konstruktiver Hinsicht handelt es sich bei der aus Schrau
benfeder und Federkraft-Obersetzungshebel mit den notwendigen
Befestigungs- Lagerungs- und Sicherungsteilen bestehenden
Kontaktdruckerzeugungseinrichtung um eine relativ vielteilige
Baugruppe, die einen entsprechend großen Raumbedarf hat.
Eine Kontaktdruckerzeugungseinrichtung, bei der in einem
System gelenkig verbundener Bauteile als Bauteil, das eine
Kontaktkraftfeder durch Berührungskopplung spannt, die Federkraft
aber nicht selbst an ein bewegbares Kontaktstück
überträgt, eine Kurvenscheibe verwendet wird, ist durch die
DE 27 02 962 A1 bekannt. Die Kontaktkraftfeder ist durch eine
Schraubenfeder dargestellt, für deren spannbare Anordnung
zusätzliche Bauteile und zusätzlicher Einbauraum benötigt werden.
Die Federcharakteristik ändert sich während des Spannvorganges
nicht. Wenn bei hoher Endkraft der Spannvorgang weich
einsetzen soll, ist dies nur durch einen entsprechend verlängerten
Federweg zu erreichen.
Durch die DE 33 00 979 A1 ist es bekannt, eine aus einer Anordnung
von je einer Schraubenfeder und je einem Kraftübertragungs-
und Spannsystem bestehende Mechanik für die Kontaktdruckerzeugung
bei einem Vakuumschalter mit zwei mechanisch
und elektrisch in Reihe geschalteten Vakuumschaltröhren
zu verwenden und zu diesem Zweck in ein gemeinsames Gehäuse
einzubauen. Naturgemäß erhöht sich dabei die Zahl der bereits
für einen einfach unterbrechenden Vakuumschalter benötigten
Mechanikbauteile weiter und auch der Raumbedarf für die Mechanik
nimmt weiter zu. Die Charakteristik der einzelnen Kontaktdruckfedern
bleibt während des Apannvorganges unverändert.
Ein weiches Einsetzen des Spannvorganges bei hoher Feder-Endkraft
ist daher auch hier an einen entsprechend verlängerten
Federweg gebunden.
In der US-PS 31 80 960 wird zusätzlich zu einer Schraubenfeder als Kontaktdruckerzeugungsmittel
eine Blattfeder verwendet. Mit der Blattfeder soll
beim Einschalten nach der Kontaktberührung zur Unterdrückung von Kontprellen
in Verbindung mit einer Mechanik und einem besonders geformten
Stromleiterbolzen die Kraft der Schraubenfeder transient verstärkt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktdruck
erzeugungseinrichtung der eingangs genannten Art so weiter
zubilden, daß sie mit weniger Bauteilen und mit einem klei
neren Raumbedarf hergestellt werden kann und daß sie eine für
die Kontaktdruckerzeugung besser geeignete Kraft-Weg-Charak
teristik besitzt.
Die vorstehend angeführte Aufgabe löst die Erfindung mit
Hilfe der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1
angegebenen Mitteln. Durch die in den Unteransprüchen ange
gebenen Mittel wird die Erfindung erfolgreich weitergebildet.
Die Erfindung nutzt eine Blattfederanordnung in folgender
Weise:
- a) Eine Blattfeder ist einseitig eingespannt; ihre Länge kann so bemessen sein, daß im eingeschalteten Zustand des Vakuumschalters das Federblatt der Druckstelle eines Hebelsystems zur Auflage dient.
- b) Während eines Einschaltvorganges bewegt sich die Druckstelle durch die Einwirkung eines Schalterantriebs auf der Blattfederoberfläche in Richtung auf den Einspannort, wobei ein Bauteil des Hebelsystems den bewegbaren Kontakt mit dem feststehenden in Berührung bringt.
- c) Nach der Kontaktberührung spannt das Hebelsystem die Blattfeder, wobei durch einen kurzen Federweg ein hoher Kontaktdruck entsteht.
Diese Beschreibung wesentlicher Konstruktions- und
Funktionsmerkmale der Erfindung läßt bereits die Vorteile
gegenüber dem nächstkommenden Stand der Technik
offensichtlich werden:
- a) Weitgehend stoßfreie Übertragung der Antriebskraft auf das bewegbare Schaltstück.
- b) Die Federkraft wird auf einem relativ sehr kurzen Federweg erzeugt und nimmt gegen dessen Ende stark zu, was auch Kontaktprellen unterdrückt.
- c) Die Anzahl der Bauteile für die Kontaktdruckerzeugung mit Hilfe einer Blattfederanordnung ist gegenüber dem nächstkommenden Stand der Technik offensichtlich kleiner.
Die zugehörigen, anschließend angeführten Figuren zeigen folgendes:
Fig. 1 Vakuumschaltkammer mit Kontaktdruckerzeugungseinrichtung
in ausgeschaltetem Zustand.
Fig. 2 Anschlag und Führungsplatte.
Fig. 3 Vakuumschaltkammer mit Kontaktdruckerzeugungseinrichtung
in eingeschaltetem Zustand.
Fig. 4 Kontaktdruckerzeugungseinrichtung für zwei in Reihe
geschaltete Vakuumschaltkammern.
In der teilweise geschnittenen Vakuumschaltkammer 1,
Fig. 1, sieht man den bewegbaren Kontaktkörper 3 gegenüber dem fest
stehenden Kontaktkörper 2 mit den zugehörigen Stromleiterbolzen 5
bzw. 4 im ausgeschalteten Zustand. Der Stromübergang vom bewegbaren
Stromleiterbolzen auf den feststehenden Stromleitkörper 6 mit dem daran
angeordneten Stromanschluß 7 erfolgt im Inneren des Durchführungsisola
tors 9. An dem daher nicht sichtbaren Ende des Stromleiterbolzens ist
die Verlängerung 10 angeordnet; sie reicht durch eine Führungs-Bohrung in
das Gehäuse 22. Darin befindet sich die Kontaktdruckerzeugungseinrichtung
12, zu der u. a. der Koppelstab 13 gehört.
An einem Ende ist dieser Stab durch den Bolzen 14 gelenkig mit
der Verlängerung 10 verbunden; am anderen Ende ist der Lagerbolzen 15
durchgesteckt als Lager für je eine Rolle 16 zu beiden Seiten des Flach
stabs. Die Gabel 17 an der Antriebsstange 19 umfaßt die Rollenanord
nung von außen. Beim Schalten laufen die Rollen über die schief in der
Gehäuserückwand eingespannte Blattfeder 20 . Das Gehäuse ist an einer
nicht dargestellten Stützer-Armatur befestigt.
Der Ausschalthub wird durch den Anschlag 23 an der Platte 24 , Fig. 2,
begrenzt. Die beiden Längsspalte 25 in der Platte geben den Gabelenden eine
Führung. An der Platte 24 läßt sich auch noch ein schienenartiger An
satz anbringen, auf den die Rollen beim Ausschalten auflaufen.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, schließen Stromleiterbolzen-Verlänge
rung 10 und Antriebsstange 19 etwa einen
rechten Winkel ein. Es ist aber auch möglich, die Antriebsstange etwa
parallel zur Schaltkammerachse anzuordnen. Dazu bedarf es eines in
der Fig. 1 nur prinzipiell angedeuteten Hebelarms 26 , der mit ei
nem Ende etwa in der Mitte des Koppelstabs 13 befestigt ist. An sei
nem anderen Ende ist in einer Gelenkverbindung 27 die zur Schalt
gehäuseachse etwa parallel verlaufende Schaltstange 19a angeordnet.
Die Fig. 3 zeigt die Kontaktkörper 2, 3 im eingeschalteten Zustand;
dabei sind die Konstruktionsteile bis auf ihre geänderte Lage dieselben
geblieben. Daher genügt es, im wesentlichen nur diejenigen Bauteile mit
Bezugszeichen zu versehen und zu erläutern, die eine Lageänderung er
fahren haben. Die Lageänderung bewirkt die Antriebsstange 19 unter
der Wirkung der nicht dargestellten Einschaltfeder, indem sie mit der
Gabel 17 die Rollen 16 und damit das Ende des Koppelstabs 13 nach
links drückt. Dabei laufen die Rollen zunächst wie auf einer schiefen
Ebene über die Blattfeder-Oberfläche und der Koppelstab bringt das be
wegbare Schaltstück 10, 5, 3 in die Einschaltstellung. Sobald sich die
Kontaktkörper berühren, beginnt sich der Koppelstab beim weiteren Aufrollen
auf der Blattfeder gegen diese zu stemmen, so daß sie gespannt wird.
Vorraussetzung dafür ist, daß die Länge des Koppelstabs 13 von Mitte
Lagerbolzen 14 bis Mitte Lagerbolzen 15 plus Radius Rolle 16 größer
ist als die axiale Entfernung Mitte Lagerbolzen 14, Einschaltzustand, bis
Feder-Oberfläche, Ausschaltzustand. Das Koppelglied setzt die Schwenkbewegung
fort, bis seine Mittellinie auf der Blattfeder etwa senkrecht steht.
Eine Schwenkung über diese Totpunktlage hinaus verhindert der Anschlag 21
im Gehäuse 22. Der Kontaktdruck, den die Blattfeder ausübt,
ergibt sich durch ihre Auslenkung in Verbindung mit der Federkonstante.
Durch Wahl des Rollen-Druckpunkts bei gegebener Blattfedereinspannung,
durch Wahl der Blattfeder-Wandstärke, Anzahl der parallel angeordneten
Blattfedern und durch Wahl des Blattfeder-Materials und Profils bestehen
viele Möglichkeiten, den Kontaktdruck an die Nennwerte von Dauer- und
Kurzschlußstrom einer Vakuumschaltkammer optimal anzupassen.
Die geringe axiale Baulänge des Ensembles Schaltkammer und Kontaktdruck
erzeugungseinrichtung ist zu einem erheblichen Teil auf die kleinen Ab
messungen dieser Einrichtung zurückzuführen; zu einem nicht vernachlässi
genden Teil ist jedoch daran auch beteiligt, daß der Stromübergang vom
bewegbaren Stromleiterbolzen 5 auf den feststehenden Stromleitkörper 6
noch innerhalb des Durchführungsisolators 9 erfolgt; die so ermöglich
te anschließende Parallelführung von Stromableitung 6 und Kontakt
betätigung (10) ermöglicht kurze Anschlußverbindungen.
Falls die Antriebsstange 19 als Variante 19a parallel zur Schalt
gehäuseachse angeordnet wäre, nähme im eingeschalteten Zustand der He
belarm 26 die gestrichelt gezeichnete Lage ein.
Für die Kontaktdruckerzeugung bei zwei mechanisch und elektrisch in Rei
he geschalteten Schaltkammern 1, 1a sind zwei Kontaktdruckerzeugungs
vorrichtungen 12, 12a in einem gemeinsamen Gehäuse 40 untergebracht,
Fig. 4. Elektrisch verbindet die Schaltkammern der Stromleitbügel 41.
In den Schaltgehäusen befinden sich die gleichfalls nicht dargestellten Kon
takte im ausgeschalteten Zustand entsprechend Fig. 1. Die Kontaktdruck
erzeugungseinrichtungen 12, 12a sind hinsichtlich der wesentlichen
Bauelemente identisch mit solchen für einzelne Schaltkammern, wie sie
in den Fig. 1 und 2 bereits erläutert wurden. Adaptiert werden mußte
nur der Antrieb: an die Stelle der starren Gabel 17 in den obengenann
ten Figuren sind hier je zwei mit den Bolzen 30, 30a gelenkig angeord
nete, an den anderen Enden mit Rollen 16, 16a versehene Verbindungs
stäbe 29, 29a vorgesehen. Die Bolzen 30; 30a sind an dem etwa T-för
migen Träger 34 am Ende der Isolierstoff-Antriebsstange 19 gelagert.
An dem T-Träger ist auf der dem Betrachter abgewandten Seite ein Zapfen
angebracht. Dieser Zapfen gleitet in dem horizontalen Führungsspalt 31
des seitlich an dem Gehäuse 40 angeordneten plattenförmigen Bauteils 32.
An dem Gehäuse 40 sind auch die Seitenwände 33, 33a mit Spalten zur Füh
ruug der Verbindungsstäbe 29, 29a angebracht. Ferner dienen diese Wän
de als Anschlag für die Laufrollen 16, 16a bei einem Ausschaltvorgang.
Die Ausführung der Wände ist analog zu der schon in der Fig. 2
gezeigten Anschlag- und Führungsplatte.
Die Antriebstange (19) läßt sich in einer nicht dargestellten Ausführungs
variante auch etwa parallel zu den Schaltkammerachsen anordnen und
betätigen.
Claims (14)
1. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung für Vakuumschalter mit
- a) einer Vakuumschaltkammer (1), in welcher axial fluchtend ein Kontaktkörper (2) an einem feststehenden Stromleiterbolzen (4) und ein Kontaktkörper (3) an einem axial bewegbaren Stromleiterbolzen (5) angeordnet sind;
- b) einem Bauteilsystem aus aneinandergereihten, untereinander gelenkig verbundenen Bauteilen zur Übertragung der Kraft eines Schalterantriebes auf das bewegbare Kontaktstück (3, 5) und einer von einem Bauteil dieses Bauteilsystems während eines Einschaltvorganges durch Berührungskopplung spannbaren elastischen Einrichtung zur Kontaktdruckerzeugung dadurch, daß die Kraft der gespannten elastischen Einrichtung mittels des spannenden Bauteils des Bauteilsystems auf den bewegbaren, den feststehenden Kontaktkörper (2) berührenden Kontaktkörper (3) übertragen wird;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale
- c) die elastische Einrichtung zur Kontaktdruckerzeugung besteht aus mindestens einer einseitig eingespannten Blattfeder (20);
- d) das Spannen der Blattfeder erfolgt während eines Einschaltvorganges dadurch, daß der Berührungsort des spannenden Bauteils auf der Blattfeder sich in Richtung auf deren Einspannort bewegt.
2. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach Patentanspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
als die Blattfeder (20) durch Berührungskopplung spannendes
und die Federkraft an den bewegbaren Kontaktkörper (3)
übertragendes Bauteil dient ein mit dem bewegbaren Strom
leiterbolzen (5) gelenkig verbundener Koppelstab (13) als
Teil einer Kniehebelanordnung im Bauteilsystem.
3. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach Patentanspruch 2,
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Oberfläche der Blattfeder (20) weist eine derartige
Neigung auf, daß der sich darauf mit seinem dem bewegbaren
Schaltstück abgewandten Ende entlang bewegende Koppelstab
(13) gegen Ende dieser die Blattfeder spannenden Bewegung
eine Totpunktlage einnimmt.
4. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach Patentanspruch
2 oder 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
auf dem blattfederseitigen Ende des Koppelstabes (13)
ist ein rollenförmiger Körper (16) drehbar angeordnet, der
während eines Schaltvorganges auf der Oberfläche der Blatt
feder (20) abrollt und dadurch die Reibung klein hält.
5. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach einem der
Patentansprüche 2 bis 4,
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die spannbare Blattfeder (20) und der spannende
Koppelstab (13) berühren sich bereits im ausgeschalteten
Zustand des Vakuumschalters.
6. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach Patentanspruch 1.
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
als die Blattfeder (20) durch Berührungskopplung spannendes und die Federkraft an den bewegbaren Kontaktkörper (3) übertragendes Bauteil dient eine am Ende des bewegbaren Stromleiterbolzen (5) drehbar angeordnete, während des Einschaltvorganges zu betätigende Koppelscheibe mit in radialer Erstreckung veränderlichem Rand, der auf die Blattfeder einwirkt.
als die Blattfeder (20) durch Berührungskopplung spannendes und die Federkraft an den bewegbaren Kontaktkörper (3) übertragendes Bauteil dient eine am Ende des bewegbaren Stromleiterbolzen (5) drehbar angeordnete, während des Einschaltvorganges zu betätigende Koppelscheibe mit in radialer Erstreckung veränderlichem Rand, der auf die Blattfeder einwirkt.
7. Kontakterzeugungseinrichtung nach Patentanspruch 6,
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der die Oberfläche der Blattfeder (20) berührende Rand der Koppelscheibe ist derart geformt, daß diese gegen Ende der die Blattfeder spannenden Bewegung eine Totpunktslage aufweist.
der die Oberfläche der Blattfeder (20) berührende Rand der Koppelscheibe ist derart geformt, daß diese gegen Ende der die Blattfeder spannenden Bewegung eine Totpunktslage aufweist.
8. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach Patentanspruch 6
oder 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
in einem Teilbereich der Blattfederanordnung ist mindestens ein Rollenkörper drehbar angeordnet zur Verkleinerung der Reibung beim Ablauf der Koppelscheibe.
in einem Teilbereich der Blattfederanordnung ist mindestens ein Rollenkörper drehbar angeordnet zur Verkleinerung der Reibung beim Ablauf der Koppelscheibe.
9. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung nach einem der Patentansprüche
1 bis 8,
gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
für die Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontakten von zwei mechanisch und elektrisch in Reihe geschalteten Vakuumschaltkammern (1; 1a) sind die zugehörigen Kontaktdruckerzeugungseinrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse (40) angeordnet.
für die Erzeugung des Kontaktdruckes zwischen den Kontakten von zwei mechanisch und elektrisch in Reihe geschalteten Vakuumschaltkammern (1; 1a) sind die zugehörigen Kontaktdruckerzeugungseinrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse (40) angeordnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873726739 DE3726739A1 (de) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung insbesondere fuer vakuumschalter in einfach- oder zweifach-reihen-anordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873726739 DE3726739A1 (de) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung insbesondere fuer vakuumschalter in einfach- oder zweifach-reihen-anordnung |
Publications (2)
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DE3726739A1 DE3726739A1 (de) | 1988-03-03 |
DE3726739C2 true DE3726739C2 (de) | 1993-03-11 |
Family
ID=6333538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873726739 Granted DE3726739A1 (de) | 1987-08-07 | 1987-08-07 | Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung insbesondere fuer vakuumschalter in einfach- oder zweifach-reihen-anordnung |
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