DE4201823A1 - Lastschalteinheit mit einer schaltkammer, einer antriebsvorrichtung und einem die schaltkammer aufnehmenden gasdichten behaelter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastschalteinheit mit folgenden Merkmalen:

• - ein zugangslos gasdicht verschlossener Behälter,
• - eine in dem Behälter angeordnete Schaltkammer mit einer Schaltwelle,
• - eine außerhalb des Behälters angeordnete Antriebsvorrichtung mit einer Antriebswelle zur Betätigung der Schalterwelle der Schaltkammer,
• - eine die Antriebsvorrichtung mit der Schalterwelle verbinden­ de Kupplungsvorrichtung und
• - ein zu der Kupplungsvorrichtung gehörendes Kupplungsglied, das mit dem einen Ende eines Metallfaltenbalges gasdicht verbunden ist, dessen anderes Ende mit einer Wand des Be­ hälters gleichfalls gasdicht verbunden ist.

Eine Lastschalteinheit mit diesen Merkmalen ist durch die DE-Firmendruckschrift Siemens AG "Die neue Generation von Mittelspannungs-Schaltanlagen", Best.-Nr. A 19 100-E-139-A-998 bekanntgeworden. Der Metallfaltenbalg bewirkt dabei die gas­ dichte Einleitung einer Schaltbewegung in den Behälter. Das Kupplungsglied ist als Hebelschwinge ausgebildet, so daß der Metallfaltenbalg durch die Antriebsbewegung lediglich eine Biegung erfährt, die in der Ebene der Schwenkbewegung der Hebelschwinge liegt. Da aber die Schaltkammer durch eine Dreh­ bewegung zu betätigen ist, bedarf es einer Umlenkung der Schwenkbewegung der Hebelschwinge in eine Drehbewegung mittels eines Zwischengetriebes, wie es beispielsweise in dem DE-GM 81 15 643 näher beschrieben ist. Ebenso bedarf es einer Umformung des Bewegungsablaufes am äußeren Ende der Hebel­ schwinge, wenn die Antriebsvorrichtung eine Drehbewegung bereitstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvor­ richtung zu schaffen, die eine von der Antriebsvorrichtung bereitgestellte Drehbewegung direkt in den Behälter und dort auf die Schalterwelle überträgt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch folgende weitere Merkmale gelöst:

• - das Kupplungsglied erstreckt sich geneigt zu der Drehachse der Antriebswelle,
• - die Schalterwelle trägt einen Mitnehmer mit einer dem Neigungswinkel des Kupplungsgliedes entsprechend geneigt angeordneten Öffnung für den Eingriff des Kupplungsgliedes.

Diese Anordnung zeichnet sich durch große Einfachheit und eine überraschend geringe Baulänge aus. Der Metallfaltenbalg wird im Unterschied zu der eingangs erläuterten bekannten An­ ordnung durch eine Schwenkbewegung um seine an dem Behälter gelegene Befestigungsstelle beansprucht. Eine solche Bewegung liegt jedoch im Rahmen der für Metallfaltenbälge zulässigen Beanspruchungen. Sie kann im übrigen durch die Wahl des Neigungswinkels des Kupplungsgliedes gegenüber der Drehachse der Antriebswelle auf einen niedrigen Wert begrenzt werden.

Durch die DE-Firmendruckschrift: Witzenmann GmbH, "Taschen­ buch Nr. 441, Aufgabe 1985", Seite 156, Beispiel rechts oben, ist bereits eine vakuumdichte Wellendurchführung bekanntge­ worden, die ein winklig zu den zu verbindenden Wellen stehen­ des Kupplungsglied und einen das Kupplungsglied umschließen­ den Metallfaltenbalg aufweist. Das Kupplungsglied ist mittig in einem Kugelgelenklager abgestützt und greift mit beiden Enden in winklig zur Drehachse der Wellen angeordnete Öff­ nungen von Mitnehmern ein, die an den Wellenenden angebracht sind. Demgegenüber entfällt bei der Anordnung nach der Er­ findung eine das Kupplungsglied umfassende Lagerglocke mit dem Kugelgelenklager und einer der Mitnehmer. Neben der erheb­ lichen Vereinfachung wird auch die axiale Baulänge der Kupplungsvorrichtung verkürzt.

Die Lastschalteinheit kann nach einer Weiterbildung folgende weitere Merkmale aufweisen:

• - das Kupplungsglied ist geteilt ausgebildet und weist eine Öffnung und einen in der Öffnung längsverschiebbar und dreh­ bar geführten Kupplungsbolzen auf,
• - die Öffnung ist in einem Endteil der Antriebswelle angeordnet,
• - der Kupplungsbolzen ist in der Öffnung des Mitnehmers dreh­ bar gelagert,
• - der Metallfaltenbalg ist mit seinem einen Ende mit dem Kupplungsbolzen gasdicht verbunden.

In dieser Ausführung ist die Kupplungsvorrichtung leicht montierbar und daher für den Zusammenbau von Antriebsvor­ richtung und Schaltkammer unter gleichzeitiger Überbrückung der Wand des Behälters besonders geeignet.

Für die Betätigung der Schaltkammer der Lastschalteinheit ist keine vollständige Drehung der Schalterwelle erforderlich. Dies führt zu einer vorteilhaft einfachen Gestaltung, wenn die Antriebsvorrichtung nach einer weiteren Ausgestaltung der Er­ findung für einen gesamten Schaltwinkel von 90° bemessen ist und ferner der Metallfaltenbalg an dem Behälter in der Ebene seiner Wandung befestigt ist.

Die axiale Baulänge der Kupplungsvorrichtung kann noch dadurch in gewissem Umfang verkürzt werden, daß der Mitnehmer an seiner dem Kupplungsbolzen zugewandten Seite eine sich recht­ winklig zu der Längsachse des Kupplungsbolzens erstreckende Teilfläche aufweist und daß die Öffnung für den Kupplungs­ bolzen von der Teilfläche ausgehend angeordnet ist.

Zur Verminderung der Beanspruchung des Metallfaltenbalges kann noch dadurch beigetragen werden, daß der Metallfaltenbalg an seinem mit dem Kupplungsbolzen verbundenen Ende durch einen Ausleger an einem ortsfesten Widerlager gleit- und schwenkbar etwa nach Art eines Kardangelenkes gegen Verdrehung abgestützt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur ge­ zeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Lastschalteinheit teilweise im Schnitt.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht II-II der Lastschalteinheit gemäßt der Fig. 1.

Die in der Fig. 1 gezeigte Lastschalteinheit 1 weist einen Behälter 2 auf, der eine Schaltkammer 3 mit einer Schalter­ welle 4 oder mehrere solche Schaltkammern enthält. Die Schaltkammern sind in bekannter Weise als Lastschalter aus­ gebildet und vermögen Betriebsströme bis zu einigen hundert Ampere bei Spannungen im Bereich der Mittelspannung bis zu etwa 36 kV zu unterbrechen. Sowohl der Behälter 2 als auch die Schaltkammer 3 sind mit einem gebräuchlichen Isolier- und Löschgas, insbesondere Schwefelhexafluorid (SF₆) gefüllt. Entsprechend den Schaltaufgaben der Schalteinheit 1 besitzen die Schaltkammern 3 die Schaltstellung "EIN", "AUS" und "GEERDET", die über einen gesamten Schaltwinkel von etwa 90° verteilt sind.

Zur Betätigung der gezeigten Schaltkammer 3 dient eine An­ triebsvorrichtung 5, die teilweise im Schnitt gezeigt ist. Insbesondere sind eine Antriebswelle 11 und ein Antriebsgehäuse 7 gezeigt, mit dem die Antriebsvorrichtung 5 an einer Wand 10 des Behälters 2 befestigt ist. Die Antriebsvorrichtung 5 wirkt in bekannter Weise so, daß eine Drehung einer Antriebsscheibe 6 von Hand einen Federmechanismus spannt, der dann schlagartig eine Antriebswelle 11 mitnimmt. Eine im folgenden näher zu beschreibende Kupplungsvorrichtung überträgt diese Bewegung auf einen Mitnehmer 12, der an der Schalterwelle 4 angebracht ist.

Wie der Fig. 1 näher zu entnehmen ist, befindet sich in der Wand 10 des Behälters 2 eine Öffnung 13, durch die vom Inneren des Behälters 2 her Zugang zu dem Ende der Antriebswelle 11 besteht. An der Stirnseite der Antriebswelle 11 ist eine Öffnung 14 eingebracht, und zwar unter einem Neigungswinkel von etwa 15°. In diese Öffnung 14 taucht ein Kupplungsbolzen 15 ein. Zur Verminderung des Verschleißes im Betrieb ist eine Gleitführung mit Kunststofflagerbuchsen 16 vorgesehen. Das gegenüberliegende Ende des Kupplungsbolzens 15 greift in eine Öffnung 17 ein, die in dem Mitnehmer 12 gleichfalls geneigt zu der fluchtenden Achse der Antriebswelle 11 und der Schalter­ welle 4 angeordnet ist. Auch zwischen der Öffnung 17 und dem Kupplungsbolzen 15 ist eine Gleitführung der erwähnten Art vorgesehen. Die Übertragung der Drehung der Antriebswelle 11 auf den Mitnehmer 12 kann daher ohne Drehung des Kupplungs­ bolzens um seine Längsachse vonstatten gehen. Wie die Fig. 1 noch zeigt, geht die Öffnung 17 von einer Teilfläche 18 des Mitnehmers 12 aus, die rechtwinklig zur Längsachse des Kupplungsbolzens 15 steht.

Die gasdichte Trennung des Außenraumes, in dem sich die An­ triebsvorrichtung 5 befindet, und des Innenraumes des Be­ hälters 2 wird durch einen Metallfaltenbalg 20 erzielt, der die Antriebswelle 11 und den Kupplungsbolzen 15 umgibt. Mit seinem einen Ende 21 ist der Metallfaltenbalg 20 am Umfang des Kupplungsbolzens 15 gasdicht befestigt, beispielsweise unter Verwendung eines Abschlußflansches 22 durch eine Schweißnaht 23. Das andere Ende 24 des Metallfaltenbalges 20 ist am Umfang der Öffnung 13 in der Wand 10 des Behälters 2 gleichfalls gasdicht befestigt.

Die Fig. 2 läßt erkennen, daß der gesamte Drehwinkel der An­ triebswelle 11 etwa 90° beträgt. Die aus der Antriebswelle 11 mit Öffnung 14 und dem Kupplungsbolzen 15 bestehende Kupplungs­ vorrichtung beschreibt dabei einen Kreisbogen, dem das Ende 21 des Metallfaltenbalges 20 durch die starre Verbindung mit dem Kupplungsbolzen 15 folgt.

Die Beanspruchung des Metallfaltenbalges 20 bleibt dabei ver­ hältnismäßig gering, weil durch eine Abstützung an dem Ende 21 eine Verdrehung vermieden wird. Die Abstützung ist durch einen an dem Abschlußflansch 22 angebrachten Ausleger 25 in Ver­ bindung mit einem ortsfesten Widerlager 26 gebildet. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist der Ausleger 25 mit einem Führungs­ zapfen 27 versehen, der in das Widerlager 26 eingreift. Die hierdurch gebildete Abstützung wirkt ähnlich wie ein Kardangelenk.

Claims (6)

1. Lastschalteinheit (1) mit folgenden Merkmalen:

• - ein zugangslos gasdicht verschlossener Behälter (2),
• - eine in dem Behälter (2) angeordnete Schaltkammer (3) mit einer Schaltwelle (4),
• - eine außerhalb des Behälters (2) angeordnete Antriebsvor­ richtung (5) mit einer Antriebswelle (11) zur Betätigung der Schalterwelle (4) der Schaltkammer (3),
• - eine die Antriebsvorrichtung (5) mit der Schalterwelle (4) verbindende Kupplungsvorrichtung und
• - ein zu der Kupplungsvorrichtung gehörendes Kupplungsglied (14, 15), das mit dem einen Ende (21) eines Metallfalten­ balges (20) gasdicht verbunden ist, dessen anderes Ende (24) mit einer Wand (10) des Behälters (2) gleichfalls gasdicht verbunden ist,

gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale:

• - das Kupplungsglied (14, 15) erstreckt sich geneigt zu der Drehachse der Antriebswelle (11),
• - die Schalterwelle (3) trägt einen Mitnehmer (4) mit einer dem Neigungswinkel des Kupplungsgliedes (14, 15) ent­ sprechend geneigt angeordneten Öffnung (17) für den Ein­ griff des Kupplungsgliedes (14, 15).

2. Lastschalteinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - das Kupplungsglied ist axial geteilt ausgebildet und weist eine Öffnung (14) und einen in der Öffnung (14) längsver­ schiebbar und drehbar geführten Kupplungsbolzen (15) auf,
• - die Öffnung (14) ist in der Antriebswelle (11) angeordnet,
• - der Kupplungsbolzen (15) ist in der Öffnung (17) des Mit­ nehmers (12) drehbar gelagert,
• - der Metallfaltenbalg (20) ist mit seinem einen Ende (21) mit dem Kupplungsbolzen (15) gasdicht verbunden.

3. Lastschalteinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebsvorrichtung (5) für einen gesamten Schaltwinkel von etwa 90° bemessen ist und daß der Metallfaltenbalg (20) an dem Behälter (2) in der Ebene seiner Wandung gasdicht be­ festigt ist.

4. Lastschalteinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mit­ nehmer (12) an seiner dem Kupplungsbolzen (15) zugewandten Seite eine sich rechtwinklig zu der Längsachse des Kupplungs­ bolzens (15) erstreckte Teilfläche (18) besitzt und daß die Öffnung (17) von der Teilfläche (18) ausgehend angeordnet ist.

5. Lastschalteinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfaltenbalg (20) an seinem mit dem Kupplungsbolzen (15) verbundenen Ende (21) durch einen Ausleger (25) an einem ortsfesten Widerlager (26) nach Art eines Kardangelenkes abgestützt ist.