DE4011443A1 - HV breaker switch e.g. for overhead lines - has motion conversion drive between linear operating drive and rotary pole shafts - Google Patents
HV breaker switch e.g. for overhead lines - has motion conversion drive between linear operating drive and rotary pole shaftsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsleistungs schalter gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des An spruches 1.The invention relates to a high voltage power switch according to the features of the preamble of the An saying 1.
Die von einem Antrieb zu den davon entfernt liegenden Schalterpolen hingeführten Kraftübertragungselemente bestehen in der Regel aus Zug-Druck-Gestängen oder Dreh wellen. Letztere sind schwer - also mit großen Massen ausgeführt und bringen oft Probleme mit der elastischen Verdrehung (Schwingungen) mit sich.The one from a drive to the distant Switch poles leading power transmission elements usually consist of push-pull rods or swivel waves. The latter are difficult - with large masses executed and often bring problems with the elastic Twisting (vibrations) with itself.
Zug-Druck-Gestänge müssen ebenfalls wegen der notwendi gen Knicksicherheit mit großen Trägheitsmomenten - also schwergewichtig oder aufwendig profiliert ausgeführt sein.Train-push linkage must also because of the neces against kink resistance with large moments of inertia - well heavy or elaborately profiled be.
Die Erfindung hat sich insbesondere die Aufgabe ge stellt, die Massen dieser Kraftübertragungselemente we sentlich zu vermindern, um Materialkosten sowie An triebsenergie einzusparen; ferner ist es wünschenswert, daß das nicht hermetisch von der Umwelt abschirmbare Um lenkgetriebe wartungsarm ist, insbesondere ohne Schmier stoffe auskommt.The invention has in particular the task ge represents the masses of these power transmission elements to reduce significantly to material costs and to save drive energy; it is also desirable that that cannot be hermetically shielded from the environment steering gear requires little maintenance, especially without lubrication fabrics gets along.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnen den Merkmalen des Anspruches 1, nämlich mit einem Zug-Zug-Gestänge als Kraftübertragungselement mit zwei parallelen Stangen, welche an ihren Enden über mittig fest gelagerte Gelenkhebel miteinander verbunden sind, wobei die jeweilige Lagerstelle des polseitigen Gelenk hebels von der anzutreibenden Polwelle gebildet und der antriebsnahe metallene Gelenkhebel ein Dreieckshebel ist, dessen freier Arm eine Ausnehmung aufweist, in die ein geradlinig geführter Verbindungsbolzen mit definier ten, abgeflachten und kunststoffbewehrten Gleitflanken eingesetzt ist.This problem is solved with the mark the features of claim 1, namely with a Train-train linkage as a power transmission element with two parallel rods, which are centered at their ends fixed articulated levers are connected to each other, the respective bearing of the pole-side joint lever formed by the driven shaft and the metal articulated lever near the drive a triangular lever is, the free arm has a recess into which a straight connecting bolt with defin th, flattened and plastic-reinforced sliding flanks is used.
Bei einem Zug-Zug-Gestänge brauchen die die Längsseiten eines Parallelogramms bildenden Stangen nur Zugkräfte aufnehmen und sind demzufolge nur für eine solche Bela stung auszulegen. Bei der Ein- und Ausschaltbewegung wird jeweils nur eine der beiden Stangen gezogen, da ei ne Druckbelastung für die jeweils gegenüberliegende nicht möglich ist; sie würde elastisch ausweichen und ihre Länge verkürzen. Die Erfindung ließe sich demnach auch mit zwei unstarren Zugseilen verwirklichen. Bei dem erfindungsgemäßen Gestänge beträgt die bewegte Masse z. B. nur ca. 10% gegenüber der für Drehwellen benötig ten Masse. With a train-train linkage, they need the long sides of a parallelogram bar only pulls record and are therefore only for such a Bela interpretation. When switching on and off only one of the two rods is pulled at a time, since egg ne pressure load for the opposite one not possible; she would dodge and shorten their length. The invention could therefore be can also be realized with two rigid pull ropes. In which Linkage according to the invention is the moving mass e.g. B. only about 10% compared to that for rotary shafts mass.
Parallelogrammgestänge sind an sich bekannt; sie für die Bewältigung der hier zugrunde liegenden Aufgabe bei Lei stungsschaltern einzusetzen, mag überraschen, müssen mit ihnen doch nicht unerhebliche Kräfte in nur wenigen Mil lisekunden übertragen werden.Parallelogram linkages are known per se; them for the Mastering the underlying task at Lei to use control switches, may surprise, must with not insignificant powers in just a few mil be transmitted in seconds.
Eine weitere Problemlösung ist auf die Kraftübertragung an der Schnittstelle zwischen Antrieb und Umlenkgetriebe gerichtet. Hier wurde durch das Zusammenwirken von Kunststoff- und Metallgleitelementen eine wartungsarme, weil schmiermittelfreie und dennoch verschleißarme Ver bindung gefunden. Diesem Anspruch wird besonders eine Gleitverbindung gerecht, bei der der Kunststoff Polyoxi methylen (POM) mit einer Aluminiumlegierung zusammenar beitet. Entsprechend den Unteransprüchen 2 und 3 kommt demnach der Gelenkhebel aus Leichtmetall und der Verbin dungsbolzen aus POM zum Einsatz.Another problem solution is on power transmission at the interface between drive and reversing gear directed. Here was through the interaction of Plastic and metal sliding elements a low-maintenance, because lubricant-free, yet low-wear Ver bond found. This claim is particularly one Just slide connection, in which the plastic polyoxi methylene (POM) with an aluminum alloy works. According to subclaims 2 and 3 therefore the articulated lever made of light metal and the connector POM application bolts are used.
Verwendet man - gemäß den Unteransprüchen 4 u. 5 - ein im Polträger verdrehsicher angeordnetes Gleitstück, mit dem der Verbindungsbolzen auf einer Geraden geführt an getrieben wird, so werden über dieses Gleitstück Quer kräfte abgeleitet, und Reaktionskräfte in der Antriebs kinematik sind ausgeglichen.Is used - according to subclaims 4 u. 5 - one in the pole carrier arranged non-rotatably, with which the connecting bolt is guided on a straight line is driven, so over this slide cross forces derived, and reaction forces in the drive kinematics are balanced.
Bei einem dreipoligen Schalter mit weit auseinanderlie genden Polen wird bei einem Pol - zweckmäßigerweise beim mittleren - direkt, also ohne Zug-Zug-Gestänge über das Gleitstück sowie den einzigen Gelenkhebel auf dessen Polwelle vom Antrieb her eingewirkt. Sollen über diese Verbindung auch die übrigen außenliegenden Polwellen an getrieben werden, so erhält man dann eine raumsparende Anordnung gemäß Unteranspruch 8, wenn die Polwelle das Kurbelgehäuse des mittleren Polgehäuses durchgreift. Ein Gelenkhebel, auf den der Antrieb einwirkt, wird dann auf dem einen Polwellenende aufgesetzt und mit dem Zug-Zug- Gestänge eines außenliegenden Poles verbunden; auf dem anderen Wellenende sitzt ein weiterer Gelenkhebel, der lediglich mit dem Zug-Zug-Gestänge des anderen außenlie genden Poles gekuppelt ist. Die mittlere Polwelle ist hierbei als Kraftübertragungsglied für einen außenlie genden Pol mitverwandt.With a three-pole switch with wide apart poles with one pole - expediently with middle - directly, i.e. without train-train linkage over the Slider and the only articulated lever on it Pol shaft acted from the drive. Should about this Connection also to the other external pole shafts are driven, so you get a space-saving Arrangement according to subclaim 8 when the pole shaft Grips crankcase of the middle pole housing. A The articulated lever on which the drive acts is then opened placed on one pole shaft end and with the train-train Linkage of an external pole connected; on the another articulated lever sits at the other shaft end, the only with the other's pull-pull linkage poles is coupled. The middle pole shaft is here as a power transmission link for an outside related pole.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind den beiliegenden Figuren zu entnehmen, die nachfolgend näher erläutert werden.Embodiments of the invention are the accompanying Figures can be found, which are explained in more detail below will.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 bis 4 ein Schema der Antriebskinematik eines Leistungsschalters, und zwar Figs. 1 to 4 is a diagram of the drive kinematics of a circuit breaker, namely
Fig. 1 die Ausschaltstellung eines dreipoligen Schalters mit Einzelpolantrieben, Fig. 1, the switch-off of a three-pole switch with Einzelpolantrieben,
Fig. 2 die dazugehörige Einschaltstellung, Fig. 2, the corresponding switch-on,
Fig. 3 die Ausschaltstellung eines dreipoligen Schalters mit einem allen Polen gemeinsa men Antriebselement, Fig. 3, the switch-off of a three-pole switch with all the poles the Common men driving element,
Fig. 4 die dazugehörige Einschaltstellung, Fig. 4, the corresponding switch-on,
Fig. 5 einen Aufriß durch einen Polträger im Be reich des mittleren Poles bei einem Schalter mit Einzelpolantrieben, Fig. 5 is an elevation view, by a pole carrier in the loading area of the central pole in a switch with Einzelpolantrieben
Fig. 6 und 7 Ansichten des Gleitstückes und Fig. 6 and 7 are views of the slider and
Fig. 8 den Verbindungsbolzen. Fig. 8 the connecting bolt.
In den Fig. 1 bis 4 sind die Schalterpole 1, 2 und 3 - in praxi aufrechtstehende Isolatorsäulen - gestrichelt angedeutet. Sie enthalten die beweglichen Kontaktstücke 4, 5, 6. Die Pole sind an dem kastenförmigen Polträger 7 festgemacht und tauchen mit ihrem Kurbelgehäuse in die sen ein. An der Polträgerunterseite ist das einen An trieb beherbergende Gehäuse 8 festgemacht. . Indicated in dashed lines - in practice upstanding insulator columns - in Figures 1 to 4 the circuit breaker poles 1, 2 and 3 are. They contain the movable contact pieces 4 , 5 , 6 . The poles are fastened to the box-shaped pole carrier 7 and plunge with their crankcase into them. On the underside of the pole carrier, a housing accommodating the drive 8 is fastened.
Aus den als Kolben-Zylinder-Anordnungen gewählten Ein zelantrieben der Fig. 1, 2 und 5 ragen die Antriebs stangen 9, 10, 11, die mit den Kolbenstangen identisch sein können heraus und in den Polträger 7 hinein. Sie werden in etwa längs zu den Polachsen für Antriebshand lungen bewegt. Dabei ist der mittlere Antrieb so ange ordnet, daß dessen Antriebsstange 10 - quer zur Zeichen ebene gesehen - längs zur Achse des mittleren Poles 2 ausgerichtet ist. An die außenliegenden, von ihren An trieben entfernten Polen 1 und 3 muß die Antriebskraft über ein spezielles Umlenkgetriebe herangebracht werden. Dazu sind Zug-Zug-Gestänge mit je zwei in Polachsrich tung übereinanderliegenden parallelen Stangen 12, 12′ eingesetzt. Diese sind an ihren Enden mit Gelenkhebeln verbunden, und zwar den antriebsnahen Gelenkhebeln 13, 13′ sowie den polnahen Gelenkhebeln 14, 14′, 14′′. Grundsätzlich wäre für den mittleren Pol lediglich ein Hebel ohne Gelenke, also ein Kurbelhebel 15, notwendig. Letzterer ist unmittelbar auf der Polwelle 16 des mitt leren Poles aufgesetzt und dort gleichzeitig gelagert. Lediglich bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Allpol antrieb wäre ein Parallelogrammgestänge für alle drei Pole möglich, wobei auch der mittlere Pol ein Gelenkhe bel 14′′ enthielte. From the selected piston-cylinder arrangements A single drives of FIGS . 1, 2 and 5, the drive rods 9 , 10 , 11 protrude, which can be identical to the piston rods out and into the pole carrier 7 . They are moved approximately longitudinally to the polar axes for drive actions. The middle drive is arranged so that its drive rod 10 - seen transversely to the plane - is aligned along the axis of the center pole 2 . At the outside, from their drives to Poles 1 and 3 , the driving force must be brought in via a special reversing gear. For this purpose, train-train linkage with two parallel rods 12 , 12 'lying one above the other in the direction of the polar axis are used. These are connected at their ends with articulated levers, namely the articulated levers 13 , 13 'and the articulated levers 14 , 14 ', 14 ''. Basically, only a lever without joints, ie a crank lever 15 , would be necessary for the central pole. The latter is placed directly on the pole shaft 16 of the middle pole and stored there at the same time. Only in the all-pole drive shown in Fig. 3 and 4, a parallelogram linkage would be possible for all three poles, the central pole also containing an articulated lever 14 ''.
Die antriebsnahen Gelenkhebel 13, 13′ der Fig. 1 und 2 sitzen lediglich drehbar auf einer Achse 17, 17′ auf; während die polnahen Gelenkhebel 14, 14′ von den dorti gen Polwellen 16′, 16′′ getragen werden. Die eigentliche Schalterbetätigung erfolgt im Inneren des Polgehäuses über einen an der jeweiligen Polwelle angelenkten Über tragungshebel 18.The drive-related articulated levers 13 , 13 'of Figures 1 and 2 are only rotatable on an axis 17 , 17 'on; while the articulated levers 14 , 14 'are worn by the pole shafts 16 ', 16 '' there. The actual switch actuation takes place in the interior of the pole housing via a transmission lever 18 articulated on the respective pole shaft.
Die Gelenkhebel sind eigentlich Dreieckshebel und deren jeweiliger freier Arm 19, 19′ wird mit einer der An triebsstangen 9, 10, 11 zu Betätigungszwecken gekoppelt. Die Kopplung geschieht mit Hilfe eines speziellen Ver bindungsbolzens 29, der in einer Ausnehmung 28 des Armes 19, 19′ gleitet.The articulated levers are actually triangular levers and their respective free arms 19 , 19 'is coupled to one of the drive rods 9 , 10 , 11 for actuation purposes. The coupling is done with the help of a special Ver connecting bolt 29 which slides in a recess 28 of the arm 19 , 19 '.
Bei einer Aktivierung des oder der Antriebe werden die Gelenkhebel 13, 13′, 14, 14′, 14′′ bzw. der Kurbelhebel 15 verschwenkt und die Stangen 12, 12′ gegeneinander verschoben. Dabei übernimmt nur eine der in Polachsen richtung übereinander angeordneten Stangen 12, 12′ nahe zu die gesamte Antriebskraft eines Poles, und zwar in Form einer Zugbeanspruchung. Es versteht sich, daß die polnahen Gelenkhebel bzw. der Kurbelhebel jeweils fest auf den Polwellen aufsitzen und diese verdrehen. Die Funktion der Kinematik wird durch die Fig. 2 und 4, die die jeweiligen Ausschaltstellungen darstellen, zu sätzlich verdeutlicht.When the drive or drives are activated, the articulated levers 13 , 13 ', 14 , 14 ', 14 '' or the crank lever 15 are pivoted and the rods 12 , 12 'are displaced relative to one another. Only one of the rods 12 , 12 'arranged one above the other in the polar axis direction takes over close to the entire driving force of a pole, in the form of a tensile load. It goes without saying that the articulated levers close to the pole or the crank lever each sit firmly on the pole shafts and twist them. The function of the kinematics is additionally illustrated by FIGS . 2 and 4, which represent the respective switch-off positions.
Wird gemäß Fig. 3 und 4 nur ein Antrieb mit einer An triebsstange 10, die auf die Polwelle 16 des mittleren Poles einwirkt, verwendet, so empfiehlt es sich, für jeden der außenliegenden Pole ein separates Zug-Zug-Ge stänge gemäß Fig. 1 einzusetzen. Die entsprechenden polnahen Gelenkhebel sind dann auf die mittlere Polwelle 16 aufgesetzt. Diese durchgreift das Polgehäuse im Be reich des Kurbelgehäuses und ragt beidseitig mit Wellen enden heraus (nicht sichtbar). Auf eines dieser Wellen enden wird dann der Gelenkhebel 14′′ aufgesetzt, und auf das andere ein Gelenkhebel, der wie die Gelenkhebel 14, 14′ ausgebildet ist. Die Polwelle 16 wird hier also als Kraftübertragungsglied für einen außenliegenden Pol mit verwandt.Is shown in Fig. 3 and 4, only one drive with a to rod 10, acting on the pole shaft 16 of the center pole, used to 1, it is recommended for each of the external poles, a separate train-train-Ge strands will FIG. to use. The corresponding articulated levers close to the pole are then placed on the middle pole shaft 16 . This passes through the pole housing in the loading area of the crankcase and protrudes on both sides with shaft ends (not visible). On one of these shafts then the articulated lever 14 '' is placed, and on the other an articulated lever which is designed like the articulated lever 14 , 14 '. The pole shaft 16 is thus used here as a force transmission element for an external pole.
In Fig. 5 ist ein Schnitt durch den kastenförmigen Pol träger 7 an der Stelle gelegt, wo die Antriebsstangen 9, 10, 11 der Einzelantriebe mit den Gelenkhebeln angekup pelt werden. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich eine Verbindung, nämlich die der mittleren Antriebsstan ge 10 mit dem als Gelenkhebel ausgeführten Kurbelhebel 15 komplett dargestellt. Die Verbindung ist über ein Gleitstück 22 - in den Fig. 6 und 7 besser ersicht lich - hergestellt, in dessen Gewindebohrung 26 die An triebsstange 10 eingesetzt ist. Es enthält an einem Kragteil 23 Buchsen mit Lagerbohrungen 24, mit denen es an parallel zu den Antriebsstangen im Polträger verlau fenden Führungsbolzen 25 aufgeschoben und somit rich tungsstabil und verdrehsicher geführt ist. Der Kurbelhe bel 15 wird von zwei gabelförmigen Backen 27, 27′ um griffen. Er enthält eine längs des Hebels verlaufende Ausnehmung 28. Insoweit ist der Kurbelhebel 15 mit den freien Armen 19, 19′ der Gelenkhebel identisch ausge führt. Ein Verbindungsbolzen 29 - näher in Fig. 8 dar gestellt - durchsetzt Bohrungen 30 in den Backen 27, 27′ des Gleitstückes sowie die Ausnehmung 28 der Gelenk- bzw. Kurbelhebel. An gegenüberliegenden Stellen des Schaftes besitzt der Verbindungsbolzen 29 abgeflachte Gleitflanken 31. Mit diesen gleitet er an den Innenflä chen der Ausnehmung 28 - die Antriebskraft übertragend - entlang. Die Nuten 32, 33 im Bolzen sind für geeignete Sicherungsringe und Gleitlagereinsätze vorgesehen. In Fig. 5 a section through the box-shaped pole carrier 7 is placed at the point where the drive rods 9 , 10 , 11 of the individual drives with the articulated levers are coupled. For the sake of clarity, only one connection, namely that of the central drive shaft 10 with the crank lever 15 designed as an articulated lever, is shown completely. The connection is made via a slider 22 - in the Fig. 6 and 7 better visible Lich - in whose threaded bore 26, the drive rod 10 is inserted. It contains 23 bushings with bearing bores 24 on a cantilever part, with which it is pushed onto guide pins 25 which extend parallel to the drive rods in the pole carrier and is thus guided in a directionally stable and non-rotatable manner. The crank lever 15 is gripped by two fork-shaped jaws 27 , 27 '. It contains a recess 28 running along the lever. In this respect, the crank lever 15 with the free arms 19 , 19 'leads the articulated lever identically. A connecting bolt 29 - presented in more detail in Fig. 8 - passes through bores 30 in the jaws 27 , 27 'of the slider and the recess 28 of the articulated or crank lever. At opposite points of the shaft, the connecting bolt 29 has flattened sliding flanks 31 . With these he slides along the inner surface of the recess 28 - transmitting the driving force. The grooves 32 , 33 in the bolt are provided for suitable circlips and plain bearing inserts.
Der Verbindungsbolzen 29 ist vorzugsweise aus dem Kunst stoff POM mit eingelagerten Stahlarmierungen gefertigt, während die mit ihm zusammenarbeitenden Gelenkhebel 19, 19′ bzw. 15 aus einer Aluminiumlegierung mit eloxierter Oberfläche ausgeführt sind.The connecting bolt 29 is preferably made of the plastic POM with embedded steel reinforcements, while the articulated levers 19 , 19 'and 15 cooperating with it are made of an aluminum alloy with an anodized surface.
Die Führungsbolzen für die Gelenkhebel 19, 19′ sind in Fig. 5 lediglich durch Strichpunktierung angedeutet. Dem Gleitstück 22 kommt die Aufgabe zu, Querkräfte, die insbesondere von den Antriebsstangen 9, 10, 11 einge bracht werden, über die Führungsbolzen 25 abzuleiten.The guide bolts for the articulated lever 19 , 19 'are indicated in Fig. 5 only by dot-dash lines. The slider 22 has the task of deriving transverse forces, which are introduced in particular by the drive rods 9 , 10 , 11 , via the guide bolts 25 .
Die parallelen Stangen 12, 12′ sind an ihren Enden, d. h. nahe ihren Gelenkstellen 42, jeweils in Gewind epaßstücke 61 eingeschraubt. Nach Lösen der Kontermut tern 38 können die Stangen durch Verdrehen verlängert bzw. verkürzt werden.The parallel rods 12 , 12 'are screwed at their ends, ie close to their articulation points 42 , each in threaded epass pieces 61 . After loosening the lock nut 38 , the rods can be lengthened or shortened by twisting.
In Fig. 5 erkennt man noch den Flansch 34 des mittleren Poles, der mit Schrauben 35 an einer Verstärkung 36 des Polträgers 7 festgemacht ist und mit seinem Kurbelgehäu se 37 in diesen eintaucht.In Fig. 5 you can still see the flange 34 of the middle pole, which is fastened with screws 35 to a reinforcement 36 of the pole carrier 7 and with its crankcase 37 immersed therein.
BezugsziffernlisteReference number list
1, 2, 3 Schalterpol
4, 5, 6 bewegliche Kontaktstücke
7 Polträger
8 Gehäuse
9, 10, 11 Antriebsstangen
12, 12′ Stangen
13, 13′, 14, 14′, 14′′ Gelenkhebel
15 Kurbelhebel
16, 16′, 16′′ Polwelle
17, 17′ Achsen
18 Übertragungshebel
19, 19′ Arm
20 - frei -
21 - frei -
22 Gleitstück
23 Kragteil
24 Lagerbohrungen
25 Führungsbolzen
26 Gewindebohrung
27, 27′ Backen
28 Ausnehmung
29 Verbindungsbolzen
30 Bohrungen
31 Gleitflanken
32, 33 Nuten
34 Flansch
35 Schrauben
36 Verstärkung
37 Kurbelgehäuse
38 Kontermutter
42 Gelenkstellen
61 Gewindepaßstück 1, 2, 3 switch pole
4, 5, 6 movable contact pieces
7 pole carriers
8 housing
9, 10, 11 drive rods
12, 12 ' rods
13, 13 ', 14, 14', 14 '' articulated lever
15 crank lever
16, 16 ′, 16 ′ ′ pole shaft
17, 17 ' axes
18 transmission lever
19, 19 ′ arm
20 - free -
21 - free -
22 slider
23 cantilever
24 bearing holes
25 guide bolts
26 threaded hole
27, 27 ′ baking
28 recess
29 connecting bolts
30 holes
31 sliding flanks
32, 33 grooves
34 flange
35 screws
36 reinforcement
37 crankcase
38 lock nut
42 articulation points
61 threaded adapter
Claims (9)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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