DE4324850C2 - Vorrichtung zum Schalten hoher Spannungen und/oder hoher Ströme und/oder hoher Frequenzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten hoher Spannungen und/oder hoher Ströme und/oder hoher Frequenzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen, die üblicherweise als Schalter be­ zeichnet werden, dienen zum Ein- und Ausschalten elektri­ scher Stromkreise durch Schließen und Öffnen von Kontakt­ verbindungen. Die Kontaktverbindungen werden gewöhnlich von Kontaktelementen gebildet, welche aus Metallen oder aus Me­ tallegierungen bestehen.

Schaltvorgänge in elektrischen Netzen und Anlagen rufen so­ genannte innere Überspannungen hervor, deren Höhe, Fre­ quenz, Dauer und Anstiegssteilheit den Verlauf der Span­ nungsbeanspruchung für den oder die Isolatoren einer Schaltvorrichtung bestimmen.

Die hohen Schaltüberspannungen, welche nicht nur von Ab­ schaltungen, sondern auch von Laständerungen und damit von allen Schalthandlungen in elektrischen Energienetzen her­ vorgerufen werden, beanspruchen kurzzeitig die Isolation des Netzes und der Anlagenteile auf ein Vielfaches der Nennspannung.

Schaltvorgänge bei hohen Spannungen, Strömen und Frequenzen stellen besonders hohe Anforderungen an eine Schaltvor­ richtung bzw. an einen Schalter. Es müssen ausreichende Luft- und Kriechstrecken vorhanden sein, damit eventuell auftretende Kriechströme nicht zu einem Kurzschluß oder zu einer Funkenbildung bzw. zu einer Verbindung mit dem Schutzleiterkontakt führen. Eine ausreichende Abschirmung kann durch eine Ummantelung oder Eingießen der Kontaktele­ mente, beispielsweise der Kontaktbuchsen bei Steckkontakt­ verbindungen, in ein Isoliermaterial und durch die Ausbil­ dung großer Freiräume zwischen den Kontaktelementen er­ reicht werden.

Auch Hochstromkontaktverbindungen lassen sich vorteilhaft als Rundkontaktelemente aufbauen, die eine besonders große Kontaktfläche auf kleinsten Raum aufweisen. Bei Hochfre­ quenzschaltern kann wegen der Anforderungen an den Wellen­ widerstand nur schwer von der Form einer koaxialen Kontakt­ verbindung abgewichen werden.

Ein Nachteil dieser koaxialen Kontaktverbindungen in Schaltvorrichtungen ist darin zu sehen, daß diese nur durch eine Bewegung in axialer Richtung zu betätigen, d. h. zu schließen und zu öffnen, sind. Aufgrund dieser axialen Schaltbewegung und der erforderlichen Luft- und Kriech­ strecken weisen die Schaltvorrichtungen eine relativ große Baugröße auf, weshalb nur eine begrenzte Anwendung möglich ist. Damit verbunden ist außerdem ein höherer Herstellungs­ aufwand. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die vorteilhaften koaxialen Kontaktverbindungen bei Dreh- und Schiebeschaltern prinzipiell nicht verwendet werden können.

Eine Schaltvorrichtung mit zwei in Reihe geschalteten, von der geometrischen Anordnung her symmetrisch gegenüber­ liegenden, gemeinsam über eine Erdisolation gekoppelten Schaltkammern und mit einer Schaltstange zur Übertragung der zur Schalthandlung notwendigen Kräfte ist aus der DD 2 46 419 A1 bekannt. Mit möglichst geringem Raumbedarf soll die Schubbewegung der Schaltstange in eine Hubbewegung der bewegten Kontaktteile und in eine translatorische Kompres­ sionsbewegung der Blaskolbeneinrichtung in den beiden Schaltkammern umgewandelt werden.

In dem DE 91 12 411 U1 ist ein metallgekapseltes, druck­ gasisoliertes Hochspannungsschaltgerät beschrieben, welches zur Verringerung der räumlichen Abmessung einer Kapselung und des inneren Aufbaus einen Antriebshebel mit angeformter Feldelektrode aufweist. Indem die im Einschaltzustand aus einer Ausbuchtung vorspringenden Teile des Antriebshebels abgeschirmt werden, kann der das Drehmoment der Antriebs­ vorrichtung übertragende Hebel teilweise in den Kapselungs­ innenraum vorspringend angeordnet und platzsparend mit ge­ ringem Gewicht konzipiert werden.

Bei diesen bekannten Schaltvorrichtungen können die Kon­ taktelemente lediglich eine eindimensionale Bewegung zum Herstellen und Lösen von Kontaktverbindungen ausführen. Die axiale Schaltbewegung führt zu einer relativ großen Bau­ größe und ist in der Regel mit einem höheren Herstellungs­ aufwand sowie einer begrenzten Anwendung verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schalten hoher Spannungen, Ströme und Fre­ quenzen zu schaffen, die die Verwendung von insbesondere koaxialen Kontaktverbindungen ermöglicht und für den Ein­ satz mehrpoliger Umschalter oder Mehrfachschalter geeignet ist, wobei die Gefahr eines Kurzschlusses oder einer Fehl­ funktion weitgehend ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unter­ ansprüchen und in der Figurenbeschreibung enthalten.

Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung durch eine zweidimensionale, inbesondere mehrphasige Bewegung eines Kontaktelementes der mindestens einen Kontaktverbindung zu betätigen, wobei je­ der Bewegungsphase eine definierte, vorgebbare Bewegungs­ richtung zugeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist ein Schalter bzw. eine Schaltvorrich­ tung mit mindestens einer Kontaktverbindung beispielsweise einer koaxialen Kontaktverbindung, durch eine zweidimensionale, insbesondere zweiphasige Bewegung mindestens eines Kon­ taktelementes jeder Kontaktverbindung zu betätigen, bei­ spielsweise ein- oder auszuschalten. In einer ersten Phase kann eine axiale Hubbewegung, bezogen auf die Längsachse der Vorrichtung, erfolgen, in welcher z. B. die Kontaktver­ bindungen gelöst werden. In einer zweiten Phase wird eine Bewegung mit veränderter Bewegungsrichtung bezogen auf die Hauptbewegungsachse der Schaltvorrichtung durchgeführt. Bei einem Drehschalter kann die zweite Phase in einer Drehbewegung bestehen, bei der zumindest ein Kon­ taktelement, gegebenenfalls auch beide Kontaktelemente in einer entgegengerichteten Drehbewegung, koaxial zur Längsachse der Vorrichtung bewegt wer­ den. Aufgrund dieser zweidimensionalen mehrphasigen, bevorzugt zweiphasigen Bewegung wird ein großer Abstand der Kontaktelemente einer Kontaktverbindung erreicht, so daß die Gefahr des Über­ schlagens der hohen Schaltspannungen verringert ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltvor­ richtung ist bei Umschaltvorrichtungen oder Mehrfachschal­ tern gegeben. Die Vorrichtungen weisen eine geringe Baugröße auf und ermöglichen durch die Kombination von axialer Hubbewegung und koaxialer Drehbewegung in be­ sonders einfacher Weise ein Um- und Mehrfachschalten. Bei­ spielsweise kann in einer dreiphasigen Schaltbewegung ein Umpolen eines vierpoligen Umschalters durchgeführt werden, indem in einer ersten axialen Hubbewegung die Kontaktver­ bindungen gelöst werden und nach einer koaxialen Drehbewe­ gung zumindest eines der mit Kontaktelementen der Kontakt­ verbindungen versehenen Schalterteile eine axiale Hubbe­ wegung zum Herstellen der nunmehr umgepolten Kontaktver­ bindung, und zwar im Vergleich zur ersten axialen Hubbewegung in entgegengesetzter Richtung, vorgesehen ist.

Zur Vermeidung einer Fehlfunktion der Schaltvorrichtung ist zumindest im Bereich des einen Kontaktelementes einer Kon­ taktverbindung eine zusätzliche Isolation vorgesehen, wel­ che bevorzugt derart ausgelegt ist, daß während der gesam­ ten mehrphasigen Schaltbewegung eine zusätzliche Abschirmung durch eine verlängerte Luftstrecke gewährleistet ist.

Zweckmäßigerweise sind diese Isolatoranordnungen als kreis­ förmige Isolationsringe um eine oder mehrere Kontaktanord­ nungen angeordnet.

Eine bevorzugte Schaltvorrichtung weist ein Schaltergehäuse ähnlich einer Steckdose mit einem kreisförmigen Innen­ raum auf, in dem ein Drehschalter angeordnet ist. An einer Grundplatte des Schaltergehäuses befinden sich isolierte Steckbuchsen, die mit Kontaktstiften, welche am Drehschal­ ter angeordnet sind, eine koaxiale Kontaktverbindung bil­ den.

Eine besonders wirkungsvolle Abschirmung bzw. eine erheb­ lich vergrößerte Luftstrecke und damit Isolation der beim Schalten getrennten Kontaktelemente wird erreicht, wenn so­ wohl im Bereich der Steckbuchsen als auch im Bereich der Kontaktstifte Isolatoranordnungen vorhanden sind. Bei­ spielsweise können diese Isolatoranordnungen auch als Kreisringsegmente ausgeformt sein, die sich parallel zu den koaxialen Steckverbindungen und koaxial zur Längsachse der Schaltvorrichtung erstrecken. Durch eine komplementäre Aus­ bildung der Isolatoranordnungen wird während einer zwei- oder mehrphasigen Bewegung des Drehschalters und/oder des Schaltergehäuses bzw. eines Gehäuseteils eine besonders gu­ te Isolation der miteinander kämmenden Isolatoranordnungen gewährleistet.

Die Betätigung der Schaltvorrichtung kann manuell erfolgen. Unmittelbare Handantriebe sollten jedoch an Leistungsschal­ tern nur als Behelfsantrieb verwendet werden. Kraftantriebe können Druckmittelantriebe, Motorantriebe, Motorspeicheran­ triebe oder Magnetantriebe sein.

Es besteht die Möglichkeit, für jede Bewegungsphase des Schaltvorganges einen gesonderten Antrieb zu installieren. Außerdem ist es sinnvoll, insbesondere bei Mehrfachschal­ tern und beispielsweise Umpolschaltern, die Schaltstellung sichtbar zu machen, beispielsweise am Schaltantrieb.

Eine bevorzugte Vorrichtung zum Schalten hoher Ströme, Spannungen und/oder Frequenzen, welche als Steckvorrichtung mit Steckbuchsen am Schaltergehäuse und Kontaktstiften am Drehschalter ausgebildet ist, sieht einen Drehzylinder als Drehschalter vor. Durch eine Deckplatte des Schalter­ gehäuses ist eine Schaltachse mittig geführt, welche von einer parallel angeordneten Schalterplatte des Drehschal­ ters aufgenommen ist und eine außerhalb des Schaltge­ häuses angeordnete Betätigungseinrichtung, beispielsweise eine Handhabe, mit dem Drehschalter verbindet.

Zweckmäßigerweise sind Rastelemente, wie Nocken und kom­ plementäre Ausnehmungen vorgesehen, welche eine Halterung und gegebenenfalls das Sichtbarmachen der Schaltstellungen des Drehschalters ermöglichen. Es ist zweckmäßig, zumindest die Endstellungen des Drehschalters im Schaltergehäuse mit Hilfe der Rastelemente oder auch Rasteinrichtungen lösbar zu fixieren.

Zur Realisierung einer zweidimensionalen mehrphasigen Schalterbewegung ist eine Führungseinrichtung vorgesehen. Eine derartige Führungseinrichtung kann bei­ spielsweise aus einer Führungsnut am Außenumfang des Dreh­ schalters und einem Mitnehmerstift, der an der Innenwandung des Schaltergehäuses positioniert ist, bestehen.

Als besonders zweckmäßige Führungseinrichtung hat sich eine Führungsnut an der Innenwandung des Schaltergehäuses erwie­ sen, welche mit einem Mitnehmerstift und mit einer Feder­ einrichtung zusammenwirkt, um eine definierte zweidimensionale mehrphasige Bewegung des Drehschalters zu erreichen. Der Mitnehmerstift ist mit der Federeinrichtung, beispielsweise einer Blattfe­ der, kraftschlüssig verbunden, wobei die Federeinrichtung zwischen der Deckplatte des Schaltergehäuses und der Schal­ terplatte des Drehschalters derart angeordnet ist, daß die axiale Öffnungsbewegung und die koaxiale Drehbewegung des Drehschalters begrenzt sind. Der Mitnehmerstift ist bevor­ zugt um 90° versetzt zur Federeinrichtung und beide paral­ lel zur Deckplatte des Schaltergehäuses bzw. zur Schalter­ platte des Drehschalters angeordnet. Zweckmäßigerweise ist die Verbindung zwischen Blattfeder und Mitnehmerstift im Bereich der Schaltachse fixiert, so daß der Mitnehmerstift und die Blattfeder von der Betätigungseinrichtung aktiviert werden können. Eine Übertragung zur definierten Drehbewe­ gung des Drehschalters kann über Eingriffselemente oder Rastelemente ermöglicht werden, welche an der Federeinrich­ tung und, in einer komplementären Ausbildung, an der Schal­ terplatte angeordnet sind.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Optimierung des Schaltereinbaues und zur verbesserten Handhabung eine adapterähnliche Kupplungseinrichtung zwischen der äußeren Betätigungseinrichtung und dem Schaltergehäuse vorgesehen. Die Kupplungseinrichtung umfaßt eine zylinderförmige Hülse, die an ihrem zum Drehschalter gerichteten Ende mit wenig­ stens einem Schlitz in Längsrichtung versehen ist. In die­ ser Hülse sind die Schaltachse der Schaltvorrichtung und, beabstandet zur Schaltachse, die Achse der Betätigungsein­ richtung mittig geführt. Die Hülse ist mit der Achse der Betätigungseinrichtung fest verbunden. Eine Bewegung der Betätigungseinrichtung wird über deren Achse auf die Hülse übertragen und über einen Querstift, welcher in der Schalt­ achse angeordnet und in den vertikalen Schlitzen der Hülse geführt ist, auf die Schaltachse übertragen. Die axiale Länge der Hülse, der Abstand der Achse der Betätigungsein­ richtung von der Schaltachse sowie die axiale Erstreckung der Schlitze in der Hülse sind entsprechend der axialen Hubbewegung des Drehschalters dimensioniert. Die Kupplungs­ einrichtung ermöglicht die Abdeckung des Schalters, d. h. einen Einbau, beispielsweise hinter einer Frontplatte, so daß die gesamte Bewegung der Schaltachse, insbesondere in axialer Richtung, von der Kupplungseinrichtung aufgenommen und am Handgriff nur die Drehbewegung sichtbar wird. Mit einer Frontplatte und der Kupplungseinrichtung wird eine stabile Führung und Übertragung der Schaltbewegungen er­ reicht. Gleichzeitig wird eine den ästhetischen Anforde­ rungen genügende Einbaumöglichkeit aufgezeigt.

Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere für koaxiale Kontakt formen oder Kontaktverbindungen geeignet ist, kann die erfindungsgemäße Konstruktion und eine mehr­ phasige Schalterbetätigung vorteilhaft auch bei Schleif- oder Rollkontaktverbindungen angewendet werden, welche bei­ spielsweise radial zur Längsachse angeordnet sind. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Erfindung bei linearen Schie­ beschaltern anzuwenden.

Beispielsweise kann eine Konstruktion radial angeordnete Kontaktverbindungen, bezogen auf die Drehachse der Vorrich­ tung; vorsehen, bei denen die Kontaktelemente einer koaxia­ len Kontaktverbindung zueinander axial angeordnet sind. Das oder die radial bewegbar an einem drehbaren Vorrichtungs­ teil angeordneten Kontaktelemente gelangen nach einer Dreh­ bewegung des rotorähnlichen Vorrichtungsteils mit den fest oder ebenfalls radial in einem stator- oder gehäuseähn­ lichen, zweiten Vorrichtungsteil angeordneten Kontaktele­ mente in Verbindung. Die zweiphasige Bewegung umfaßt folg­ lich eine rotative bzw. Drehbewegung und eine zur Drehachse radiale Hubbewegung mindestens eines der Kontaktelemente einer Kontaktverbindung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 5 einen vertikalen Längsschnitt durch einen vierpoligen Umpolschalter;

Fig. 6 bis Fig. 10 einen horizontalen Querschnitt entsprechend der dreiphasigen Schalterbewegung gemäß Fig. 1 bis 5 und

Fig. 11 einen Ausschnitt eines Längsschnittes einer Isolatoranordnung im Bereich einer Kontakt­ verbindung.

In den Fig. 1 bis 10 ist in einer stark schematisierten Weise als ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 2 zum Schalten hoher Spannungen und/oder hoher Ströme und/ oder hoher Frequenzen ein Umpolschalter gezeigt, welcher als Kontaktverbindungen 3 vier Steckverbindungen 5 auf­ weist.

Dieser 30 kV Umpolschalter ist als Drehschalter mit koaxia­ len Kontaktelementen 7, 8 ausgebildet. Jede Steckverbindung 5 besteht aus einer Steckbuchse 10, welche eine Isola­ torhülse 29 am Außenumfang aufweist, und aus einem Kontakt­ stift 11, der durch eine axiale Bewegung in eine Steckbuchse 10 einführbar ist oder aber zum Trennen einer Steckverbin­ dung aus der Steckbuchse herausführbar ist. Die vier Steck­ buchsen 10 des dargestellten Umpolschalters sind an einer Grundplatte 34 eines Schaltergehäuses 15 koaxial zur Längsachse 25 der Vorrichtung 2 angeordnet.

Das Schaltergehäuse 15 weist einen kreisringförmigen Innen­ raum 30 auf, in welchem ein Drehschalter 17 mit vier Kon­ taktstiften 11 bewegbar angeordnet ist.

In Fig. 1 und der zugehörigen Fig. 6 (Querschnitt A-A gem. Fig. 1) ist der Stromkreis (nicht dargestellt) geschlossen. Die Kontaktstifte 11 und die isolierten Steckbuchsen 10 bilden eine Steckverbindung 5.

Zum Umpolen bzw. für einen Schaltvorgang wird in diesem Ausführungsbeispiel der Drehschalter 17 über eine Betäti­ gungseinrichtung 40 einer zweidimensionalen dreiphasigen Bewegung unterwor­ fen.

In einer ersten Phase, einer axialen Hubbewegung gemäß Pfeil 13 (Fig. 1) werden die koaxialen Steckverbindungen 5 unterbrochen, indem die Kontaktstifte 11 aus den Steckbuch­ sen 10 gezogen werden. In Fig. 2 und 7 ist die axiale End­ stellung bei getrennten Steckverbindungen 5 dargestellt, die durch eine 45-Grad-Drehung der Betätigungseinrichtung 40 und der Schaltachse 39 sowie einer Führungseinrichtung 20 erreicht wird.

Fig. 3 und 4 sowie die Fig. 7 bis 9 zeigen die Stellung der Kontaktelemente 7 und 8 bei der nachfolgenden zweiten Bewe­ gungsphase, einer koaxialen Drehbewegung, bezogen auf die Längsachse 25 bzw. die Schaltachse 39 der Vorrichtung 2. In Verbindung mit Fig. 11, aus der die Isolatoranordnungen 19 und 21 am Schaltgehäuse 15 und am Drehschalter 17 hervorge­ hen, wird ersichtlich, daß bei Anwendung einer koaxialen Kontaktverbindung bei einer Schaltvorrichtung mit Dreh­ schalter 17 die erforderlichen großen Luft- und Kriech­ strecken vorhanden sind.

Der Pfeil 14 in Fig. 4 veranschaulicht die axiale Hubbewe­ gung zum Schließen der Steckverbindung 5, die entgegenge­ setzt zur ersten, öffnenden axialen Hubbewegung gemäß Fig. 1 gerichtet ist. Die axialen Hubbewegungen sowie die Dreh­ bewegung werden, wie durch Pfeil 24 in den Fig. 6 bis 10 angedeutet ist, durch eine Drehung der Betätigungseinrich­ tung 40 im Uhrzeigersinn und mit Hilfe einer Führungsein­ richtung 20 erreicht.

Die Führungseinrichtung 20 umfaßt als eine Steuerstrecke eine in etwa bogenförmige Führungsnut 31, die an der Innen­ wandung des Schaltergehäuses 15 ausgebildet ist, einen Mit­ nehmerstift 33 sowie eine Federeinrichtung 27, insbesondere eine Blattfeder, mit Eingriffselementen oder Rastelementen 28, 38 an der Federeinrichtung 27 und an einer Schalter­ platte 37 des Drehschalters 17.

Der Drehschalter 17, der hohlzylinderartig ausgebildet sein kann und die Schalterplatte 37 sowie die Kontaktstifte 11 als Kontaktelemente 8 aufweist, ist zwischen zwei axialen Endstellungen bewegbar. Die Bewegung wird gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel direkt von der Betätigungseinrichtung 40 auf die fest mit dieser verbundenen Schaltachse 39 übertra­ gen.

Die Schaltachse 39 ist durch eine mittige Ausnehmung (nicht dargestellt) der Deckplatte 32 des Schaltergehäuses 15 geführt. An dieser Deckplatte 32 ist eine Drehrastbuchse 46 angeordnet, welche zur beispielsweise rastbaren Aufnahme von Rastelementen 42, beispielsweise von Nocken 44, die an der Schaltachse 39 angeordnet sind, ausgebildet ist.

Aus den Fig. 1 und 5 sowie aus den Fig. 6 bis 10 ist die Ausbildung der Führungsnut 31 an der Innenwandung des Schaltergehäuses 15 ersichtlich, die jeweils zwei sich ge­ genüberliegende, 45-Grad-Kreisbogenabschnitte 22, 23 und zwei obere, sich ebenfalls gegenüberliegende Kreisbögen 35, 36 umfaßt, wobei letztere von der Deckplatte 32 begrenzt sind. Der Mitnehmerstift 33, der rechtwinklig zur Feder 27 und zusammen mit dieser an der mittig an der Schalterplatte 37 angreifenden Schaltachse 39, d. h. zwischen der Schalter­ platte 37 und der Deckplatte 32, fixiert ist, reicht bis in die Führungsnut 31 und bewirkt eine axiale Hubbewegung bei einer 45-Grad-Drehung der Betätigungseinrichtung 40, bei der der Mitnehmerstift 33 in dem Nutbogen 22 geführt wird (sie­ he Fig. 1 und 2). Fig. 7 zeigt in einem Querschnitt ent­ lang der Deckplatte 32 die Stellung des Mitnehmerstiftes 33 und der Blattfeder 27 nach einer 45-Grad-Drehung der Betätigungseinrichtung 40 mit Schaltachse 39, Mitnehmer­ stift 33 und Blattfeder 27.

Eine koaxiale Drehbewegung des Drehschalters 17 erfolgt beim Weiterdrehen der Betätigungseinrichtung 40 von der 45-Grad-Stellung bis zur 135-Grad-Stellung (Fig. 2 bis 4 und Fig. 7 bis 9). Während dieser Drehung wird der Mitneh­ merstift 33 in den oberen Kreisbögen 35 bzw. 36 geführt. Die Feder 27, die starr mit dem Mitnehmerstift 33 verbunden ist, weist wenigstens ein Eingriffselement 28 auf, welches in einer oberen Endlage (siehe Fig. 2 bis 4) mit einer kom­ plementären Ausnehmung 38 der Schalterplatte 37 zusammen­ wirkt. Das Eingriffselement 28 kann beispielsweise als senkrecht in Richtung Schalterplatte ausgerichtete Nase in einem endseitigen Bereich der Feder 27 ausgebildet sein. Die Ausnehmungen 38, welche beispielsweise langlochartig und koaxial zur Schaltachse ausgebildet sein können, sind analog zu den vier Übergängen der Führungsnut 31 angeord­ net, d. h. zwischen dem Kreisbogen 35 und dem beidseitig an­ liegenden Bogen 22 sowie zwischen dem Kreisbogen 36 und den beidseitig anliegenden Bögen 23. Nach einer 180-Grad-Dre­ hung der Betätigungseinrichtung 40 ist eine Umpolung er­ folgt, die aus den Fig. 5 und 10 hervorgeht.

In den Fig. 6 und 11 sind die Isolatoranordnungen 19, 21 an der Grundplatte 34 des Schaltergehäuses 15 bzw. an der Schalterplatte 37 des Drehschalters 17 dargestellt. Diese Isolatoranordnungen sind in diesem Ausführungsbeispiel als koaxiale Isolationsringe ausgebildet, zwischen denen die Steckverbindungen 5 angeordnet sind. Die Isolatoranordnung 19 im Bereich der Steckbuchsen 10 ist komplementär zur Iso­ latoranordnung 21 des Drehschalters 17 ausgebildet. Die Höhe der Isolatoranordnungen 19, 21 entspricht nahezu der axialen Erstreckung der Kontaktstifte 11 und der Steckbuch­ sen 10. Auf diese Weise ist eine im Prinzip mäanderförmige Luftstrecke und damit eine erheblich vergrößerte Luftstrecke zur Isolation der Kontaktverbindung, insbesondere bei den mehrphasigen Schaltvorgängen geschaffen. Die nachteili­ gen Folgen von Schaltüberspannungen sind weitgehend elimi­ niert.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Schalten hoher Spannungen und/oder hoher Ströme und/oder hoher Frequenzen, insbesondere für mehrpolige Umschalter mit koaxialen Kontaktverbin­ dungen innerhalb eines Gehäuses, wobei wenigstens ein Kontaktelement jeder Kontaktverbindung betätigbar und mehrphasig bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontaktverbindung (3) durch eine zweidimen­ sionale Bewegung mindestens eines Kontaktelementes (7, 8) herstellbar und trennbar ist und daß für die zweidimensionale Bewegung ein in einem Schaltergehäuse (15) axial und rotativ bewegbarer Drehschalter (17) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweidimensionale Bewegung des Drehschalters (17) über eine Führungseinrichtung (20) am Dreh­ schalter (17) und am Schaltergehäuse (15) erfolgt und als eine dreiphasige Bewegung eine erste axiale Hubbe­ wegung, eine koaxiale Drehbewegung bezogen auf die Längsachse (25) der Vorrichtung (2), sowie eine zweite axiale Hubbewegung umfaßt, die der ersten axialen Hub­ bewegung entgegengerichtet ist, und daß die Kontakt­ elemente (8) des Drehschalters (17) die axialen Hubbe­ wegungen und die kreisförmige Drehbewegung um die Längsachse (25) der Vorrichtung (2) beschreiben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (7) am Schaltergehäuse (15) als isolierte Steckbuchsen (10) und die Kontaktele­ mente (8) am Drehschalter (17) als Kontaktstifte (11) ausgebildet sind, welche koaxial zur Längsachse (25) der Vorrichtung (2) verlaufende Steckverbindungen (5) bilden, und daß mindestens eine Isolatoranordnung (19, 21) vorgesehen ist, welche die Kontaktelemente (7, 8) der koaxialen Steckverbindungen (5) während der dreiphasigen Bewegung zusätzlich abschirmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Steckbuchsen (10), welche Isola­ torhülsen (29) aufweisen, kreisringförmige Isolator­ anordnungen (19) vorgesehen sind, die mit komplemen­ tär ausgebildeten Isolatoranordnungen (21) des Dreh­ schalters (17) zusammenwirken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolatoranordnungen (19, 21) aus Kreisring­ segmenten gebildet sind, die sich parallel zu den Steckverbindungen (5) und koaxial zur Längsachse (25) der Vorrichtung (2) erstrecken und während der mehrphasigen Bewegung des Drehschalters (17) und/oder des Schaltergehäuses (15) miteinander kämmen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse (15) einen kreiszylinderför­ migen Innenraum (30), eine Deckplatte (32) und eine Grundplatte (34) zur Aufnahme der Steckbuchsen (10) aufweist und daß der Drehschalter (17) als Drehzylinder mit einer parallel zur Deckplatte (32) angeordneten Schalter­ platte (37) für die Kontaktstifte (11) und mit einer Schaltachse (39) versehen ist, welche den Drehschal­ ter (17) mit einer außerhalb des Schaltergehäuses (15) angeordneten Betätigungseinrichtung (40) direkt oder indirekt verbindet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (20) eine Führungsnut (31), welche an der Innenwandung des Schaltergehäu­ ses (15) ausgebildet ist, einen Mitnehmerstift (33), welcher in der Führungsnut (31) geführt ist und eine Federeinrichtung (27), welche mit dem Mitnehmerstift (33) auf der Schaltachse (39) zwischen der Deck­ platte (32) und der Schalterplatte (37) angeordnet und in Wirkverbindung mit der Schalterplatte (37) bringbar ist, aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut als Steuerstrecke des Mitnehmer­ stiftes (33) mehrere Abschnitte (22, 23; 35, 36) auf­ weist, wobei eine bogenförmige Führungsnut (22) für eine erste axiale Hubbewegung des Drehschalters (17) in einen oberen Kreisbogen (35) für die koaxiale Drehbewegung und in eine zweite bogenförmige Füh­ rungsnut (23) für eine entgegengesetzte zweite axi­ ale Hubbewegung des Drehschalters (17) übergeht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Federeinrichtung (27) eine endseitig gegen die Deckplatte (32) gerichtete und in einer ersten axialen Endstellung auf der Deckplatte (32) abge­ stützte Blattfeder angeordnet ist, welche gegenüber dem Mitnehmerstift (33) um 90° versetzt und zusam­ men mit diesem an der von der Schalterplatte (37) aufgenommenen Schaltachse (39) befestigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (27) Rastelemente (28), ins­ besondere Nasen, aufweist, die in axialen Endstellun­ gen des Deckschalters (17) in komplementär an der Schalterplatte (37) ausgebildete Rastelemente, bei­ spielsweise Ausnehmungen (38), eingreifen.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (40) eine Handhabe ist, die über eine Kupplungseinrichtung indirekt mit dem Drehschalter (17) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine Hülse aufweist, in welcher eine Achse der Betätigungseinrichtung und, im axialen Abstand zu dieser Achse die Schaltachse (39) geführt sind, daß die Schaltachse (39) mit einem Querstift versehen ist, daß der Querstift in wenig­ stens einem Schlitz der Hülse geführt ist und daß die Hubbewegungen des Drehschalters (17) und der Schalt­ achse (39) von der Hülse aufgenommen sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrphasige Bewegung des mindestens einen Kontaktelementes (7, 8), insbesondere der am Drehschalters (17) angeordneten Kontaktstifte (11), über Handantrieb oder mit Kraftantrieben, bei­ spielsweise mit Druckmittelantrieb, Motorantrieb oder Magnetantrieb erfolgt.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede, einer vorgebbaren Richtung zugeordnete Ein­ zelbewegung der mehrphasigen Bewegung mit einem eige­ nen Antrieb erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktverbindungen (3) von Schleif- oder Rollkontakten gebildet sind, welche, bezogen auf die Längsachse (25) der Vorrichtung (2), radial ange­ ordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktverbindungen (3) in einem linearen Schiebehalter angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiphasige Bewegung eine Drehbewegung und mindestens eine zur Drehachse radiale Hubbewegung um­ faßt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Rastelemente (42) im Bereich der Schaltachse (39) und der Deckplatte (32) des Schaltergehäuses (15) vorgesehen sind, welche den Drehschalter (17) min­ destens in dessen axialer Endstellung lösbar fixieren.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente (42) als Nocken an der Schalt­ achse (39) ausgebildet sind, die in einer Ausnehmung einer Drehrastbuchse (46) an der Deckplatte (32) des Schaltergehäuses (15) einrasten.