DE3733468A1 - Elektrischer hochspannungs-leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspannungs- Leistungsschalter, dessen Unterbrechereinheiten und Gehäuse für Zwischengetriebe von einer Stützersäule aus Isolatoren getragen sind, bei dem ein erdseitig angeordneter Antrieb die beweglichen Schaltkontakte jeder Unterbrechereinheit über eine in der Stützersäule angeordnete Schaltstange aus Isolierstoff und ein Zwischengetriebe aus Koppeln, mehrarmigen Umlenkhebeln und Betätigungsstangen betätigt, wobei die Koppeln an ihren Enden senkrecht zu ihren Längsachsen verlaufende, parallele Koppellagerstellen aufweisen und sowohl mit den mehrarmigen Umlenkhebeln als auch mit der Schaltstange aus Isolierstoff verbunden sind, und bei dem die mehrarmigen Umlenkhebel mit den Betätigungsstangen der beweglichen Schaltkontakte gekoppelt und im Gehäuse des Zwischengetriebes gelagert sind.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist aus der DE-OS 29 22 913 bekannt. Bei dem bekannten Hochspannungs- Leistungsschalter erfolgt eine Umlenkung der vertikalen Bewegung der Schaltstange aus Isolierstoff in eine jeweils gleichsinnige horizontale Bewegung der beweglichen Schaltstücke über ein Zwischengetriebe. Dieses in einem Gehäuse gelagerte Zwischengetriebe besteht jeweils aus Koppeln, zweiarmigen Umlenkhebeln und Betätigungsstangen für eine jede der beiden Unterbrechereinheiten. Dabei sind die Koppeln an einem Ende jeweils in getrennten Koppellagern am Kopf der Schaltstange gelagert und am anderen Ende mit den zweiarmigen Umlenkhebeln beweglich verbunden. Die zweiarmigen Umlenkhebel sind wiederum mit den Betätigungsstangen der beweglichen Schaltstücke verbunden.

Bei dem bekannten Hochspannungs-Leistungsschalter besteht durch die getrennte Lagerung der Koppeln am Kopf der Schaltstange aus Isolierstoff die Gefahr, daß bei geringfügigem Ungleichgewicht der Betätigungskräfte für den Antrieb der beweglichen Schaltstücke die Schaltstange in ihrer Führung am Verbindungsflansch zur Stützersäule verkantet. Dadurch und durch die wegen der zwei Koppellager am Kopf der Schaltstange erhöhte Lagerreibung muß der Antrieb eine dieser Reibungskraft entsprechende, erhöhte Antriebsenergie aufweisen. Zusätzlich erfordert die Herstellung der beiden Koppellagerstellen am Kopf der Schaltstange aus Isolierstoff einen großen Fertigungsaufwand mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit. Darüberhinaus muß der Kopf der Schaltstange einen größeren Durchmesser haben, als es für die Belastungsfähigkeit der Schaltstange allein notwendig wäre, weil die beiden Koppeln nebeneinander am Kopf der Schaltstange gelagert sind. Daher ist auch der Innendurchmesser der Flanschverbindung von Zwischengetriebegehäuse und Stützersäule erheblich größer als es für Schaltstange allein erforderlich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch besondere Gestaltung der Koppeln des Zwischengetriebes diese massearm auszuführen, sowie den zu ihrer Fertigung erforderlichen Aufwand zu reduzieren.

Bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Koppeln an ihren Enden jeweils parallelflankige Gabelfortsätze aufweisen, in denen ihre Koppellagerstellen liegen, daß der Abstand der Flanken der Gabelfortsätze zueinander jeweils größer ist als deren Breite, daß bei jeder Koppel einer der Gabelfortsätze jeweils zumindest um eine halbe Flankenbreite seitlich zur Längsachse der Koppel versetzt liegt, und daß die Koppeln in einer gemeinsamen Koppellagerstelle am Kopf der Schaltstange aus Isolierstoff gelagert sind.

Dadurch wird erreicht, daß am Kopf der Schaltstange aus Isolierstoff nur eine Koppellagerstelle vorzusehen ist, an der beide Koppeln gemeinsam gelagert sind. Dadurch ergibt sich eine wesentlich verringerte Breite der Koppellagerstelle und damit die Möglichkeit zur Verringerung des Durchmessers des Schaltstangenkopfes. Zusätzlich können aufgrund der versetzten Anordnung der Gabelfortsätze seitlich zur Längsachse der Koppeln und dadurch, daß der Flankenabstand der Gabelfortsätze größer gewählt ist als deren Breite, an dieser Koppellager­ stelle zwei gleiche Koppeln spiegelverkehrt ineinander gesteckt werden. Dadurch erfolgt die Belastung des oberen Teils der Schaltstange symmetrisch und ohne eine zusätzliche Knickbeanspruchung. Die Koppellager selbst sind ebenfalls gleichmäßig und darüberhinaus großflächig belastet, weil die Koppeln durch ihre breiten Gabelfortsätze umbruchkraftarm gelagert sind.

Außerdem liegen die oberen Koppellager der beiden Koppeln in einer Ebene, so daß der Einbau des ineinandergesteckten Koppelpaares ohne Beachtung einer bestimmten Einbaulage vorgenommen werden kann und trotzdem die Position der Koppeln zu den Umlenkhebeln immer richtig ist. Ferner kann die Bearbeitung der Lagerstellen einer jeden Koppel in einer Vorzugsrichtung von einer Seite aus und für beide Koppeln und Lagerstellen auf gleiche Weise erfolgen. Dies verringert die Anzahl der notwendigen Fertigungsschritte erheblich. Wegen der Gleichheit der Teile ist somit eine Verwechselungsgefahr während der Fertigung und vor allem während der Montage ausgeschlossen, sowie der Lagerhaltungsaufwand reduziert.

Es kann vorteilhaft sein, daß an den zur Lagerung an der Schaltstange aus Isolierstoff vorgesehenen Enden der Koppeln der zwischen den beiden Flanken der Gabelfortsätze liegende Freiraum sich, zumindest zu einer Schmalseite hin offen, bis etwa in die Mitte der Koppeln erstreckt. Dadurch können die beiden mit den Umlenkhebeln verbundenen oberen Koppellager sehr dicht aneinander gelangen, wenn sich die Schaltstange aus Isolierstoff in ihre untere Endstellung bewegt und die Koppeln während dieser Abwärtsbewegung der Schaltstange zunehmend scherend ineinander greifen. Dies ergibt einen vorteilhaft großen Bewegungsbereich der Koppeln nahe der Längsachse der Stützersäule und damit einen möglichst großen Winkel zwischen der vertikalen und horizontalen Lage der Koppeln. Dadurch ist der auf die Umlenkhebel übertragbare Betätigungsweg sehr groß. Somit können die Längen der Hebelarme der Umlenkhebel so gewählt sein, daß das ihr Drehlager im Zwischengetriebegehäuse ebenfalls sehr nahe an die Stützersäule gelegt sein kann, ohne einen Verlust an Bewegungsspielraum für die Betätigungsstangen und den Hub der beweglichen Schaltstücke in Kauf nehmen zu müssen. Außerdem kann das Gehäuse des Zwischengetriebes sehr klein gehalten werden, was wiederum für eine Verringerung des Gesamtgewichts des Schalters bei gleichbleibender Stabilität sorgt. Außerdem kann der Innendurchmesser der Flanschverbindung zwischen Stützersäule und Zwischengetriebegehäuse auf das allein durch den Durchmesser der Schaltstange bestimmte Maß reduziert sein, welches wiederum nur von deren Belastbarkeit abhängt, weil die Koppeln auch trotz des geringen Flanschdurchmessers bei der Ausschaltbewegung in den oberen Teil der Stützersäule eindringen können.

Die Koppeln von Zwischengetrieben für Hochspannungs-Leistungs­ schalter werden üblicherweise durch spanabhebende Bearbeitung von Gußteilen hergestellt. Um dies zu vereinfachen empfiehlt es sich daher, die Koppeln des Zwischengetriebes im Feingußverfahren herzustellen und die erforderlichen Angußflächen etwa in der der Mitte der Koppeln an zumindest einer ihrer Schmalseiten liegend vorzusehen. Dadurch können die Gabelfortsätze bereits auf das endgültige Maß bei sehr genauer Parallelität ihrer Flanken mit bereits in diesen angebrachten Führungslöchern für die Bohrungen der Koppellager gegossen werden. Das endgültige Maß der Bohrungen ist durch einfaches Aufbohren der Führungslöcher zu erhalten. Dabei kann der Ausgangspunkt der Bearbeitung jeweils auf einer Seite liegen, was ein Überspannen der Koppeln unmöglich macht. Der Nachbearbeitungsaufwand ist auch dadurch verringert, daß die Angußfläche in einem Bereich liegt, in dem keine Teile in­ einandergreifen.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1, vereinfacht dargestellt, einen Teil des Oberteils eines Hochspannungs-Leistungsschalters in der Seitenansicht und die dort im Zwischengetriebe eingesetzten Koppeln in verschiedenen Schaltstellungen des Hochspannungs-Leistungsschalters. In den Fig. 2 und 3 ist in teilweise geschnittener Darstellung die Seitenansicht und Draufsicht auf eine der Koppeln des Zwischengetriebes des Hochspannungs-Leistungsschalters dargestellt.

Der Hochspannungs-Leistungsschalter trägt auf der Stützersäule 1 aus Porzellan den Schalterkopf 2 mit dem Zwischengetriebegehäuse 3 und den daran seitlich angeflanschten Unterbrechereinheiten 4, von denen nur diejenige auf der rechten Seite zum Teil dargestellt ist. Diese Unterbrechereinheiten 4 enthalten innerhalb eines Porzellangehäuses 5 die nicht dargestellten stehenden und beweglichen Schaltstücke, wobei das bewegliche von einer Betätigungsstange 6 gesteuert ist. Diese Bewegung wird von einem am unteren Ende der Stützersäule 1 angeordneten, nicht dargestellten Antrieb bewirkt.

Zur Übertragung der Antriebskraft dient die Schaltstange 7 aus Isolierstoff, die innerhalb der Stützersäule 1 verläuft und über das Zwischengetriebe 8 die Betätigungsstangen 6 bewegt.

Das Zwischengetriebe 8 besteht aus miteinander verbundenen Koppeln 9 und zweiarmigen Umlenkhebeln 10 für jede Unter­ brechereinheit 4. Dabei sind die Koppeln 9 mit dem unteren Ende 11 am Kopf 12 der Schaltstange 7 gelagert, während das jeweils obere Ende 13 mit dem ersten Arm 14 des Umlenkhebels 10 gekoppelt ist. An dem zweiten Arm 15 des Umlenkhebels 10 sind die Betätigungsstangen 6 für die beweglichen Schaltstücke angelenkt. Der Umlenkhebel 10 ist dabei im Drehlager 16 innerhalb des Zwischengetriebegehäuses 3 drehbar gelagert.

In der Fig. 1 sind das Zwischengetriebe 8 und die nur zum Teil dargestellten Betätigungsstangen 6 für die eine Unterbrecher­ einheit 4 auf der einen Seite in der Einschaltstellung und für die nicht dargestellte Unterbrechereinheit 4 auf der anderen Seite in der Ausschaltstellung gezeigt.

Die Koppeln 9 sind, wie in Fig. 3 dargestellt, zu ihrer Längsachse 17 S-förmig geschwungen geformt, so daß das untere Ende 11 jeder Koppel 9 mit dem dortigen Gabelfortsatz 18 nicht symmetrisch zur Längsachse 17 der Koppel 9 liegt, sondern in Richtung der Koppellagerbohrung 19, um eine halbe, durch Pfeile angedeutete Flankenbreite 20 seitlich versetzt sind. Die Schmalseiten 21, 22 der Koppeln 9 liegen dagegen, wie in Fig. 2 dargestellt, völlig symmetrisch zur Längsachse.

Zur Schmalseite 21 hin ist der zwischen den Flanken des unteren Gabelfortsatzes 18 liegende Freiraum 23 rampenförmig bis etwa in die Mitte der Koppel 9 verlängert. Die Neigung der innen liegenden Fläche 24 des Freiraumes 23 im Inneren der Koppel 9 beträgt etwa 30° zu deren Längsachse 17 und geht stufenförmig in die an dieser Schmalseite 21 vorgesehene Angußfläche 25 über.

Der durch Pfeile angedeutete Flankenabstand 26 der unteren Gabelfortsätze 18 der Koppeln 9 ist etwas größer als die durch Pfeile angedeutete Flankenbreite 20, und zwei gleiche Koppeln 9 sind jeweils mit einer Flanke ihres unteren Gabelfortsatzes 18 in die Freiräume 23 der jeweils anderen Koppel 9 ineinander­ greifend zusammengesteckt. Dabei sind die zwei gleichen Koppeln 9 außerdem mit den offenen Schmalseiten 21 zueinander gewandt, die Koppellagerbohrungen 19 fluchten miteinander und beide Koppeln 9 liegen zur gemeinsamen Längsachse 17 symmetrisch. Dagegen ist der durch Pfeile angedeutete Flankenabstand 27 des oberen Gabelfortsatzes 28 der Koppeln 9 so breit, daß die Umlenkhebel 10 mit ihren Koppellagerstellen 29 mittig von den oberen Gabelfortsätzen 28 der Koppeln 9 umfaßt sind.

Die beiden Koppeln 9 sind ferner am Kopf 12 der Schaltstange 7 mit einem gemeinsamen, beide Koppeln 9 durchsetzenden Lagerbolzen 31 befestigt, der die Koppellagerbohrungen 19 in den ineinandergeschachtelten unteren Gabelfortsätzen 18 beider Koppeln 9 durchsetzt. Beide Koppeln 9 sind zueinander winklig ausgerichtet. Da außerdem die Koppeln 9 spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, entspricht die Ineinanderschachtelung der unteren Gabelfortsätze 18 ihrer doppelten Versetzung gegenüber der Längsachse 17 bei jeder einzelnen Koppel 9. Man erreicht dadurch, daß die oberen Gabelfortsätze 28 jeweils in einer Ebene liegen. Somit erfolgt die Anlenkung der Koppeln 9 an die zweiarmigen Umlenkhebel 10 in einer gemeinsamen Ebene.

In dieser Ebene liegen ebenfalls die Mittellinie der Stützersäule 1 und die Mittellinien der Unterbrechereinheiten 4 sowie symmetrisch die Betätigungsstangen 6 für die beweglichen Schaltstücke und die Umlenkhebel 10 des Zwischengetriebes 8. Das Zwischengetriebe 8 liegt dadurch mit seiner Bewegungsebene völlig symmetrisch zur Stützersäule 1 und den Unterbrechereinheiten 4 des Hochspannungs-Leistungsschalters. Aufgrund dessen ist eine gleichmäßige Kraftübertragung von der Isolierstange 7 auf die beweglichen Schaltstücke in den Unterbrechereinheiten 4 erreicht. Dadurch kann die Antriebskraft klein gehalten werden, was eine Senkung der Antriebsleistung und damit der Herstellungskosten ermöglicht.

Bei der Abwärtsbewegung der Schaltstange 7 beschreiben die oberen Enden 13 der Koppeln 9 mit den oberen Koppellagerstellen 32 der Umlenkhebel 10 beider Unterbrechereinheiten 4 jeweils simultan einen durch Pfeile angedeuteten Kreisbogen von den Einschaltstellungen in die Ausschaltstellungen. Die Koppeln 9 greifen dabei scherend ineinander, was dadurch begünstigt ist, daß die Koppeln 9 durch die bis in ihre Mitte verlängerten Freiräume 23 sich sogar zunehmend überlappen können. Daher liegt die obere, der Ausschaltstellung entsprechende Endlage des oberen Koppellagers 32 der Koppeln 9 sehr dicht an der Längsachse der Stützersäule 1. Die jeweils andere, der Einschaltstellung entsprechende Endlage ist dagegen seitlich zu den Unterbrechereinheiten 4 hin geneigt und ist durch die Geometrie der Umlenkhebel 10 und den Hub der Schaltstange 7 bestimmt.

Darüberhinaus behindern die Angußflächen 25 durch ihre Lage in der Mitte der Schmalseite 21 der Koppeln 9 oberhalb des Freiraumes 23 nicht die Beweglichkeit der Koppeln 9 und der Umlenkhebel 10.

Der Bewegungskreisbogen des oberen Koppellagers 32 der Koppeln 9 liegt deshalb insgesamt sehr dicht an der Längsachse der Stützersäule 1. Dadurch kann auch das Drehlager 16 der Umlenkhebel 10 einen geringen Abstand zu dieser Längsachse aufweisen. Dadurch und deshalb, weil die Koppeln 9 bei der Abwärtsbewegung der Schaltstange 7 wegen der scherenden Bewegung ineinandergreifen und sich zunehmend überlappen und daher tief in die Stützersäule 1 eintauchen können, ist zusätzlich der Raumbedarf für die Durchtrittsöffnungen in den Flanschen des Zwischengetriebegehäuses 3 und der Stützersäule 1 sehr gering. Dadurch kann das Zwischengetriebegehäuse 3 sowohl seitlich als auch in der Höhe sehr eng und kompakt aufgebaut sein, wodurch eine leichte und gedrängte Bauweise des Hochspannungs-Leistungsschalters erreicht ist.

Durch die ineinandergreifende und raumsparende Anordnung der Koppeln 9 können dabei auch in vorteilhafter Weise große Schalthübe ausgeführt werden. Außerdem ist durch die gemeinsame Lagerung der Koppeln 9 am Kopf 12 der Schaltstange 7 eine symmetrische Belastung der Schaltstange 7 selbst und damit eine Verringerung der Reibung an ihrer Führung 33 in der Stützersäule 1 erzielt. So kann der erfindungsgemäß ausgebildete Hochspannungs-Leistungsschalter bei gleichbleibender Schaltleistung wesentlich leichter und damit kostensparender gebaut sein. Zusätzlich ist der Kostenaufwand für die Teile des Zwischengetriebes 8 erheblich verringert, weil für beide Unterbrechereinheiten 4 jeweils gleiche Teile verwendet werden können. Dadurch ist auch während der Montage eine Verwechselungsgefahr vermieden und der Lagerhaltungs­ aufwand kostengünstig gesenkt.

Claims (3)

1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter, dessen Unterbrechereinheiten und ein Gehäuse für Zwischengetriebe von einer Stützersäule aus Isolatoren getragen sind, bei dem ein erdseitig angeordneter Antrieb die beweglichen Schaltkontakte jeder Unterbrechereinheit über eine in der Stützersäule angeordnete Schaltstange aus Isolierstoff und ein Zwischengetriebe aus Koppeln, mehrarmigen Umlenkhebeln und Betätigungsstangen betätigt, wobei die Koppeln an ihren Enden senkrecht zu ihren Längsachsen verlaufende, parallele Koppellagerstellen aufweisen und sowohl mit den mehrarmigen Umlenkhebeln als auch mit der Schaltstange aus Isolierstoff verbunden sind, und bei dem die mehrarmigen Umlenkhebel mit den Betätigungsstangen der beweglichen Schaltkontakte gekoppelt und im Gehäuse des Zwischengetriebes gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeln (9) an ihren Enden (11, 13) jeweils parallelflankige Gabelfortsätze (18, 28) aufweisen, in denen ihre Koppellagerstellen liegen, daß der Abstand (26, 27) der Flanken der Gabelfortsätze (18, 28) zueinander jeweils größer ist als deren Breite, daß bei jeder Koppel (9) einer (18) der Gabelfortsätze (18, 28) jeweils zumindest um eine halbe Flankenbreite (20) seitlich zur Längsachse (17) der Koppel (9) versetzt liegt, und daß die Koppeln (9) in einer gemeinsamen Koppellagerstelle am Kopf (12) der Schaltstange (7) aus Isolierstoff gelagert sind.

2. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Patent­ anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den zur Lagerung an der Schaltstange (7) aus Isolierstoff vorgesehenen Enden (11) der Koppeln (9) der zwischen den beiden Flanken der Gabelfortsätze (18) liegende Freiraum (23) sich bis etwa in die Mitte der Koppeln (9) erstreckt und zumindest zu einer Schmalseite (21) hin offen ist.

3. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Koppeln (9) des Zwischengetriebes (8) im Feingußverfahren hergestellt sind, und daß die erforderlichen Angußflächen (25) etwa in der Mitte der Koppeln (9) zumindest an einer (21) ihrer Schmalseiten (21, 22) liegen.