EP0022535A1

EP0022535A1 - Hochspannungs-Leistungsschalter

Info

Publication number: EP0022535A1
Application number: EP80103855A
Authority: EP
Inventors: Dietrich Hoffmann; Karl Dr. Kriechbaum; Lothar Kubetzek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1981-01-21
Also published as: EP0022535B1; DE3062021D1

Abstract

Der Hochspannungs-Leistungsschalter weist eine Hauptschaltstrecke, parallel zu der Hauptschaltstrecke eine Hilfsschaltstrecke (20), zum Schalten des Einschaltwiderstandes (30) der mit dieser in Reihe liegt und einen gemeinsamen Antrieb für die Schaltstrecken, wobei ein Antriebsteil der Hilfsschaltstrecke über ein Hebelsystem (40) mit dem Antrieb der Hauptschaltstrecke verbunden ist, derart, daß beim Einschalten die Hilfsschaltstrecke vor dem Öffnen der Hauptschaltstrecke geöffnet wird, auf. Zum Zwecke eines konstruktiv und betriebstechnisch einfachen Aufbaus ist vorgesehen, daß das Hebelsystem (40) das Antriebsteil der Hilfsschaltstrecke starr mit dem Antrieb der Hauptschaltstrecke verbindet, daß ein Schaltstift der Hilfsschaltstrecke zumindest zwei gegen die Kraft einer Feder teleskopartig ineinander verschiebbare Teile (24a, 24b) aufweist, daß zwischen den Schaltstiftteilen eine Verriegelungseinrichtung (60) vorgesehen ist, die in der Einschaltstellung die zusammengeschobenen Schaltstiftteile miteinander verriegelt, und daß eine Entriegelungseinrichtung (80) vorgesehen ist, die am Ende einer Ausschaltbewegung die Verriegelung aufhebt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei elektrischen Leistungsschaltern für sehr hohe Betriebsspannungen ist es bekannt, die vor allem beim Einschalten langer unbelasteter Leitungen entstehenden überspannungen durch den Einsatz von Dämpfungswiderständen zu verringern. Die Dämpfungswiderstände liegen dabei parallel zu den Hauptschaltstrecken. Beim Einschalten werden die Dämpfungswiderstände (Einschalt-Widerstände) kurz vor dem Schließen der Hauptschaltstrecken durch zugeordnete Hilfsschaltstrecken (Trennschalter) zugeschaltet.
Durch die Einschaltung über Widerstände wird erreicht, daß die über den Leistungsschalter einzuschaltende lange Leitung vorübergehend erst über einen entsprechend dimensionierten Widerstand an Spannung gelegt wird, bis die Hauptschaltstrecken die endgültige Einschaltung vollzogen haben. Andererseits kann im offenen Zustand des Leistungsschalters durch den Widerstands-Stromkreis kein Strom fließen, da dieser durch die Trennschalter unterbrochen ist. Das volle Isoliervermögen des Schalters bleibt dadurch erhalten.
Bei derartigen Hochspannungsschaltern mit Einschalt-Widerständen besteht zunächst die Aufgabe, daß der parallel zur Hauptschaltstrecke liegende Einschalt-Widerstand etwa 10 ms vor dem Einschalten der Hauptschaltstrecken durch die Hilfsschaltstrecke eingeschaltet wird. Bei einer nachfolgenden Ausschaltung des Schalters muß andererseits sichergestellt sein, daß die Widerstands-Strombahn rechtzeitig vor dem Trennen der Hauptkontakte ausgeschaltet wird. Diese zweite Aufgabe kann grundsätzlich gelöst werden, indem entweder sofort nach der vollzogenen Einschaltung die Hilfsschaltstrecke selbständig wieder ausschaltet (unabhängig davon, ob bereits ein Ausschaltkommando für die Hauptschaltstrecke vorliegt) oder indem man die Hilfsschaltstrecke zunächst geschlossen hält und erst im Zuge einer von außen eingeleiteten Ausschaltung des Schalters zeitgerecht ausschaltet.
Ein Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art, bei dem die Hilfsschaltstrecke sofort nach der vollzogenen Einschaltung selbständig wieder ausschaltet, ist aus der DE-AS 21 08 915 bekannt. Bei diesem Hochspannungs-Leistungsschalter weist die Hilfsschaltstelle eine in Ausschaltrichtung wirkende Feder auf und wird von einer Kurbel über eine Stange mit einem Langloch mit einem Kurbelzapfen betätigt, dessen freier Weg stellungsabhängig begrenzt ist. Durch diese stellungsabhängig lösbare Verbindung wird erreicht, daß nach dem Schließen der Hauptschaltstelle die Hilfsschaltstelle unmittelbar wieder geöffnet wird, weil die Kurbel den Schaltstift nach Überschreiten der Strecklage wieder zurückzieht, und am Ende der Schwenkbewegung die Verbindung zwischen dem Antrieb und der Hilfsschaltstelle durch Entriegelung des Langlochs gelöst wird, so daß die Feder den Schaltstift in die Ausschalt-Endlage bringen kann. Die Hauptschaltstelle bleibt unabhängig von diesem Vorgang geschlossen.
Probleme können sich bei diesem Prinzip der Bewegung der Hilfsschaltstrecke bei solchen Schaltvorgängen ergeben, bei denen unmittelbar nach dem Einschalten wieder ausgeschaltet werden muß. In diesem Fall muß nämlich die den Schaltstift zurückbewegende Feder verhältnismäßig stark dimensioniert werden, damit gewährleistet ist, daß die elektrische Festigkeit der Hilfsschaltstrecke stets deutlich größer ist als die der Hauptschaltstrecke, denn der bewegte Kontakt der Hauptschaltstrecke erfährt eine große Beschleunigung. Bei einer derartigen starken Feder muß die Verriegelungseinrichtung den hohen Federkräften entsprechend dimensioniert sein ^* bzw. bereitet die Entriegelung wegen der hohen Federkräfte Schwierigkeiten, wodurch es zu Störungen bei der Ausschaltung des Hilfswiderstandes kommen kann.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass starke Federn und entsprechend dimensionierte Entriegelungsmechanismen auf konstruktiv und betriebstechnisch einfache Weise vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemässe Lösung geht somit von der zweiten grundsätzlichen Lösungsmöglichkeit aus, bei der die Hilfsschaltstrecke zunächst geschlossen bleibt und erst im Zuge einer von aussen eingeleiteten Ausschaltung des Schalters zeitgerecht ausschaltet. Die Hilfsschaltstrecke ist dabei über ein Hebelsystem mit der Hauptschaltstrecke starr gekoppelt. Die Übersetzung dieses Hebelsystems einerseits sowie die Kontaktabstände (und daraus abgeleitet die Kontakthübe) von Hauptschaltstrecke und Hilfsschaltstrecke andererseits sind so gewählt, dass bei einer Einschaltung die Kontaktberührung in der Hilfsschaltstrecke früher erfolgt als in der Hauptschaltstrecke. Bei der erfindungsgemässen Lösung werden die Vorteile eines mechanisch starr festgelegten Einschaltvorganges bei gleichzeitiger grosser Einfachheit der Einschaltmechanik erreicht.
Da bei der erfindungsgemässen Lösung die Feder in ganz anderer Weise wirkt als bei dem bekannten Schalter, insofern, als sie zum Ausschaltvorgang nicht beiträgt, kann sie sehr klein dimensioniert werden. Entsprechend kann auch die Hilfsschaltstrecke, insbesondere auch die Ver- und Entriegelungseinrichtung sehr leicht und ohne zusätzliche isolierende Teile am Schaltstift der Hilfsschaltstrecke ausgeführt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltstiftteile der Hilfsschaltstrecke zwei zylindrische Rohre sind. Bei dieser Ausgestaltung kann die Feder vorteilhaft in den Schaltstiftteilen angeordnet werden, wobei diese die Feder führen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Verriegelungseinrichtung zumindest einen Hebel aufweist, der an dem den Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil angebracht und mit diesem über Drehzapfen verbunden ist und der in der Verriegelungsposition in zumindest eine Raste eingreift, und dass die Entriegelungseinrichtung zumindest einen konischen Anschlag bzw. eine konische Auflauffläche aufweist, der (bzw. die) den Verriegelungshebel in Entriegelungsstellung schwenkt. Mit dieser Ausgestaltung wird eine einfache und betriebssichere Ver- und Entriegelungseinrichtung geschaffen.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung einen spreizbaren Verriegelungsring aufweist, der konzentrisch um die Mittelachse des Schaltstiftes angeordnet ist; dass ein Verriegelungsstift an dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil parallel zur Achse des Schaltstiftes angeordnet ist, der in der Verriegelungsstellung in einem Spalt des Verriegelungsringes eingreift, um diesen in der gespreizten Stellung zu halten; dass eine Feder vorgesehen ist, die den Verriegelungsstift in Richtung seiner Verriegelungsstellung drückt; und dass die Entriegelungseinrichtung einen Anschlag aufweist, der beim Auftreffen des Verriegelungsstiftes diesen in die Entriegelungsstellung bringt, so dass ein Zusammendrücken des Verriegelungsringes und damit ein Entriegeln ermöglicht wird. Durch die konzentrische Anordnung der Verriegelungseinrichtung ergibt sich eine sehr gleichmässige Belastung, die eine besonders leichte Ausführung der einzelnen Teile der Verriegelungseinrichtung ermöglicht.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung zumindest einen radial vorgespannten Nocken aufweist, der mit dem den Gegenkontakt zugekehrten Schaltstückteil fest verbunden ist und der mit zumindest einer Raste zusammenwirkt. Zur radialen Vorspannung des Nockens weist der Schaltstiftteil gemäss einer weiteren Ausgestaltung im Verriegelungsbereich Längsschlitze auf, die eine elastische Verformung ermöglichen. Bei diesen Ausgestaltungen wird in sehr vorteilhafter Weise das Schaltstiftteil selbst als radial vorgespanntes Element ausgebildet, wodurch eine sehr einfache Gestaltung der Verriegelungseinrichtung mit wenig Teilen ermöglicht wird.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlag für den Schaltstift zur Absorbierung der Bewegungsenergie des Schaltstiftes einen Puffer aufweist. Gemäss vorteilhaften Ausgestaltungen ist weiter vorgesehen, dass der Puffer aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere Polyurethan besteht. Die Pufferung kann gemäss weiteren Ausgestaltungen auch pneumatisch bzw. mittels eines Gegenkontaktes, der zur Pufferung als federnder Druckkontakt ausgebildet ist, erfolgen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gegenkontaktstück scheibenförmig ausgebildet ist und einen Führungszylinder aufweist, an dessen Aussenwand ein Gleitkontakt den Strom überträgt und beim Einschalten eine Feder verschiebt, wobei zwischen dem scheibenförmigen Teil und der benachbarten feststehenden Fläche die Pufferung erfolgt. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stirnfläche des Schaltstiftes konvex und der gegenüberliegende Teil des Gegenkontaktes konkav ausgeführt ist. Insbesondere ist gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Radius der Stirnfläche des Schaltstiftes etwas geringer als der des gegenüberliegenden Teils des Gegenkontaktes. Mit einer Variierung der Radien der Stirnfläche des Schaltstiftes bzw. des Gegenkontaktes können die Berührungsverhältnisse dieser Kontakte und damit die Pufferung zweckmässig eingestellt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktflächen kupfer-plattiert sind.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung zumindest ein Verriegelungselement aufweist, das an einem dem Antriebshebel zugeordneten Teil axial formschlüssig und radial verschwenkbar angeordnet ist; dass der dem Gegenkontakt zugewandte Schaltstift ein Rastelement aufweist, hinter das das Verriegelungselement im verriegelten Zustand greift; und dass das Verriegelungselement eine erste Nase aufweist, die mit dem Rastelement in der entriegelten Stellung als die Bewegung des Schaltstiftteils begrenzender Anschlag zusammenwirkt und eine zweite Nase, die mit dem Rastelement in der verriegelten Stellung als Mitnehmer zusammenwirkt. Diese Ausgestaltung der Verriegelungseinrichtung kann erfindungsgemäss auch unabhängig von den vorstehend beschriebenen Schaltern verwendet werden. Mit dieser Ausgestaltung wird eine Verriegelungseinrichtung geschaffen, die sehr einfach und leicht im Aufbau ist und trotzdem in jedem Falle den Betriebsanforderungen genügt, wobei die Schaltsicherheit verbessert und der Verschleiss verringert, d.h. die möglichen Schaltzahlen erhöht werden. Insbesondere weist der einfache Schaltstift kleine bewegte Massen auf.
Gemäss einer Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgesehen, dass der dem Gegenkontakt zugewandte Schaltstiftteil teleskopartig auf einem Rohr angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird eine einfache Möglichkeit der Führung des Schaltstiftteils geschaffen, bei der im Inneren des Rohres eine das Schaltstiftteil bewegende Feder geführt angeordnet werden kann.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Verriegelungselemente vorgesehen sind, die Segmente eines längsgeschlitzten, im wesentlichen rohrförmigen Gebildes sind. Bei dieser Ausgestaltung ist eine symmetrische Anordnung möglich, die sehr vorteilhafte Belastungsverhältnisse ergibt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen den Nasen des Verriegelungselementes eine in der Bewegungsbahn des Rastelementes angeordnete Rampe vorgesehen ist, so dass das Verriegelungselement vom Rastelement radial nach aussen bewegbar ist.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rohr einen Ringwulst aufweist, auf dem die Verriegelungselemente mit einer entsprechend geformten Ausnehmung radial bewegbar aber axial formschlüssig angeordnet sind. Diese Ausgestaltung enthält eine im Aufbau und der Herstellung einfache und sehr funktionssichere Verbindung zwischen dem Rohr und den Verriegelungselementen.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Ausnehmung angrenzend an die zweite Nase angeordnet ist.
Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungselemente in radialer Richtung federnd vorgespannt sind. In zweckmässiger Weise wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung diese Vorspannung durch eine Toroid-Feder aufgebracht, die in Ausnehmungen der Verriegelungselemente angeordnet ist.
Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungselemente eine zusätzliche Rampe aufweisen, deren Bewegungsbahn über einen Anschlag verläuft, von dem die Verriegelungselemente radial aus ihrer Verriegelungsstellung bewegt werden.
Um die Verriegelungselemente an ihrem dem Gegenkontakt zugewandten Ende zusammenzuhalten, ist gemäss einer Ausgestaltung an diesem Ende eine Nut vorgesehen, in der ein die Verriegelungselemente zusammenhaltender Stahlring angeordnet ist.
Entlang der Bewegungsbahn der Verriegelungselemente ist nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ein Steuerelement angeordnet, welches eine Steuerkurve aufweist, die z.B. mittels Rampen so gestaltet ist, dass eine radiale Bewegung der Verriegelungselemente nur in bestimmten gewünschten Stellungen möglich ist. Zweckmässig ist das Steuerelement ringförmig ausgebildet, wodurch sich eine gleichmässige Belastung ergibt.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umgibt der Anschlag das Teil ringförmig.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltstift aus Titan oder einer Aluminiumlegierung besteht.
In zweckmässiger Weise ist das dem Antriebshebel zugeordnete Teil rohrförmig ausgebildet, da sich bei einem derartigen Rohr die Verriegelungselemente vorteilhaft anordnen lassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.
Es zeigen:

Figur 1 einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit Hilfsschaltstrecke, wobei nur eine Hälfte dargestellt ist;
Figur 2 eine Hilfsschaltstrecke;
Figur 2a eine Ver- und Entriegelungseinrichtung;
Figur 2b eine andere Ausgestaltung einer Ver- und Entriegelungseinrichtung;
Figur 2c eine weitere Ausgestaltung einer Ver- und Entriegelungseinrichtung;
Figur 3 eine Teilansicht des Schaltstiftes und des Gegenschaltstückes mit pneumatischer Pufferung;
Figur 3a eine andere Ausgestaltung des Schaltstiftes und des Gegenschaltstückes mit pneumatischer Pufferung;
Figur 3b eine weitere Ausgestaltung des Schaltstiftes und des Gegenschaltstückes mit mechanischer Pufferung;
Figur 4 eine Teilansicht einer anderen Ver- und Entriegelungseinrichtung im Schnitt in der Vorlaufstellung;
Figur 5 die Ver- und Entriegelungseinrichtung der Figur 4 in der Verriegelungsstellung;
Figur 6 die Ver- und Entriegelungseinrichtung der Figur 4 in der Entriegelungsstellung.

Im folgenden ist zunächst auf die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen.
Ein Schaltstift 24 der Hilfsschaltstrecke 20 weist zumindest zwei gegen die Kraft einer Feder 25 teleskopartig ineinander verschiebbare Teile 24a, 24b auf; diese Schaltstiftteile 24a, 24b sind in vorteilhafter Weise rohrförmig ausgebildet. Ein Anschlag 26 ist am Gegenkontakt 32 vorgesehen, um unmittelbar nach der Kontaktberührung der Hilfsschaltstrecke 20 den Hub des Schaltstiftteiles 24b zu begrenzen. Dieser Anschlag 26 für den Schaltstiftteil 24b weist zur Absorbierung der Bewegungsenergie des Schaltstiftteiles 24b einen Puffer 28 auf. Der Puffer 28 besteht zweckmässig aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere Polyurethan (Figuren 1, 2). Bei einer Ausgestaltung wird der Puffer vom Gegenkontakt 32 gebildet, der zur Pufferung als federnder Druckkontakt ausgebildet ist. Der Gegenkontakt 32 weist zu diesem Zweck einen Führungszylinder mit einem scheibenförmigen Teil 33 auf (Fig. 2), an dessen Aussenwand 34 ein Gleitkontakt den Strom überträgt und der beim Einschalten eine Feder 35 verschiebt, wobei zwischen dem scheibenförmigen Teil 33 und der benachbarten feststehenden Fläche die Pufferung erfolgt.
Die Pufferung des Schaltstiftes kann in vorteilhafter Weise auch pneumatisch erfolgen (Fig. 3, 3a, 3b). Zu diesem Zweck ist die Stirnfläche des Schaltstiftteiles 27b konvex und der entsprechende gegenüberliegende Teil des Gegenkontaktes 32 konkav ausgeführt. In Figur 3 ist der Krümmungsradius des Schaltstiftteiles 27b' grösser als der des Gegenkontaktes 32', wodurch durch das sich ausbildende Luftpolster eine optimale Pufferung erzielt wird. Um eine noch bessere Kontaktierung zu ermöglichen, ist bei der in Figur 3₀ dargestellten Ausgestaltung der Krümmungsradius der Stirnfläche des Schaltstiftteiles 27b'' umgekehrt etwas geringer als der des gegenüberliegenden Teiles des Gegenkontaktes 32". Durch entsprechende Abstimmung der Krümmungsradien in dem durch diese Grenzfälle gegebenen Bereich ist eine gute Pufferung bei gleichzeitiger guter Kontaktierung möglich.
Zwischen den Schaltstiftteilen 24a, 24b ist eine Verriegelungseinrichtung 60 vorgesehen, die in der Einschaltstellung die zusammengeschobenen Schaltstiftteile miteinander verriegelt.
Bei der in Figur 2 dargestellten Verriegelungseinrichtung 60 weist diese zumindest einen radial vorgespannten Nocken 62 auf, der mit dem dem Gegenkontakt 32 zugekehrten Schaltstückteil 24b fest verbunden ist und der mit zumindest einer am Schaltstückteil 24a vorgesehenen Raste 64 zusammenwirkt. Zur radialen Vorspannung des Nockens 62 weist der Schaltstiftteil 24b im Verriegelungsbereich Längsschlitze 66 (nur in Fig. 2b und 2c dargestellt) auf, die eine elastische Verformung des Schaltstiftteiles 24b im Verriegelungsbereich ermöglichen.
Bei einer anderen Verriegelungseinrichtung 60a (Fig. 2a) weist diese mehrere Hebel 52 auf, die mit dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil 24a verbunden sind und die in der Verriegelungsposition in zumindest eine am Schaltstückteil 24b vorgesehene Raste 55 eingreifen.
Bei der in Figur 2b dargestellten Verriegelungseinrichtung 60b ist wiederum ein radial vorgespannter Nocken 62 am Schaltstückteil 24b vorgesehen, der mit der Raste 64 zusammenwirkt.
Bei der in Figur 2b dargestellten Verriegelungseinrichtung wirkt ein radial vorgespannter Nocken 62 am Schaltstückteil 24b mit einer an einem Ende eines doppelarmigen Hebels vorgesehenen Raste 64b zusammen.
Eine Entriegelungseinrichtung 80 ist dazu vorgesehen, um am Ende der Ausschaltbewegung die Verriegelung wieder aufzuheben. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Entriegelungseinrichtung 80 weist einen konischen Anschlag 82 auf, der die im verriegelten Zustand hinter der Raste 6.4 liegenden Nocken 62 in radialer Richtung nach innen bewegt und dadurch die Verriegelung aufhebt.
Bei der in Figur 2a dargestellten Entriegelungseinrichtung 80a ist wiederum ein konischer Anschlag 82a vorgesehen, der über eine entsprechende, am Hebel 52 ausgebildete Gegenfläche den Verriegelungshebel 52 nach aussen verschwenkt, so dass dieser die Raste 55 freigibt.
Bei der in Figur 2b dargestellten Ausgestaltung der Entriegelungseinrichtung 80b ist wiederum ein konischer Anschlag 82b vorgesehen, der mit einem einarmigen Hebel 65b zusammenwirkt, der konische Gegenfläche aufweist. Beim Zusammentreffen der konischen Flächen wird der einarmige Hebel 65bnach innen gedrückt und verschiebt dadurch den Nocken 62 in radialer Richtung nach innen, wodurch die Entriegelung aufgehoben wird.
Bei der in Figur 2c dargestellten Entriegelungseinrichtung 80c weist der doppelarmige Hebel 65c eine konische Gegenfläche auf, die mit der konischen Fläche des Anschlages 82c zusammenwirkt, so dass der Hebel 65c beim Auftreffen auf die Fläche 82c im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird, so dass die Raste 64c den Nocken 62 freigibt und dadurch die Entriegelung aufhebt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, wie sie an und für sich aus der DE-PS 15 40 062 und der DE-PS 27 08 546 bekannt ist. Diese Verriegelungseinrichtung arbeitet mit einem spreizbaren Verriegelungsring (Kolbenringverriegelung). Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist der Verriegelungsring konzentrisch um die Mittelachse des Schaltstiftes 24 angeordnet. Ein Verriegelungsstift ist an dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil 24b parallel zur Achse des Schaltstiftes angeordnet und greift in der Verriegelungsstellung in einen Spalt des Verriegelungsringes ein, um diesen in der gespreizten Stellung zu halten. Eine Feder ist vorgesehen, um den Verriegelungsstift in Richtung seiner Verriegelungsstellung zu drücken. Eine Entriegelungseinrichtung weist einen Anschlag auf, der beim Auftreten des Verriegelungsstiftes diesen in Entriegelungsstellung bringt, so dass ein Zusammendrücken des Verriegelungsringes und damit ein Entriegeln ermöglicht wird.
Im folgenden ist die grundsätzliche Arbeitsweise des Hochspannungs-Leistungsschalters beschrieben. In der Ausschaltstellung sind die Hauptschaltstrecke 10 und die Hilfsschaltstrecke 20 geöffnet. Zum Einschalten uipd über die Isolierstange 6 und das Hebelsystem 40 der Schaltstift 12 der Hauptschaltstrecke und der Schaltstift 24 der Hilfsschaltstrecke betätigt. Unmittelbar nach der Kontaktberührung der Hilfsschaltstrecke 20 schlägt deren Schaltstift 24 auf den den Schaltstift hubbegrenzenden Anschlag 26, wodurch die beiden Schaltstiftteile 24a, 24b vom sich weiter bewegenden Antriebsteil zusammengeschoben werden und wobei gleichzeitig die Feder 25 gespannt wird.
Wenn auch die Hauptschaltstrecke die Einschaltung vollzogen hat und das gesamte Antriebssystem zur Ruhe gekommen ist, wird die Verriegelungseinrichtung 60 betätigt, wodurch die beiden Schaltstiftteile 24a, 24b in der zusammengeschobenen Position miteinander verriegelt werden. In diesem Zustand verharrt die Hilfsschaltstrecke 20, solange der Schalter eingeschaltet bleibt.
Bei einer Ausschaltung des Schalters bewegt das Hebelsystem 40 den - in seiner wirksamen Länge verkürzten - Schaltstift 24 der Hilfsschaltstrecke 20 gleichzeitig mit der Bewegung der Kontakte 12 der Hauptschaltstrecke in die Ausschaltstellung. Hierbei tritt die Kontakttrennung der Hilfsschaltstrecke 24 früher auf als in der Hauptschaltstrecke, wodurch die Strombahn des Widerstandes zeitgerecht aufgetrennt wird.
Am Ende der Ausschaltbewegung werden die verriegelten Schaltstiftteile 24a, 24b mit Hilfe der Entriegelungseinrichtung 80 entriegelt und die Feder 25 entspannt sich, wodurch die Schaltstiftteile 24a, 24b wieder auseinanderbewegt werden. Danach ist der Schalter für eine Einschaltung vorbereitet.
Die Kontaktflächen des aus Stahl bestehenden Schaltstiftes und Gegenkontaktes sind zweckmässig kupfer-plattiert.
Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Verriegelungseinrichtung weist zumindest ein Verriegelungselement 92 auf, das mit dem Antriebshebel des Schalters (nicht dargestellt) zugeordneten Teil 116 radial bewegbar verbunden ist. Die Verbindung erfolgt dabei in einer weiter unten dargestellten Weise. Der dem Gegenkontakt 98 zugewandte Schaltstiftteil 96 weist ein Rastelement 100 auf, hinter das das Verriegelungselement 92 im verriegelten Zustand greift. Das Verriegelungselement 92 besitzt eine erste Nase 112, die mit dem Rastelement 100 des Schaltstiftteiles 96 in der entriegelten Stellung als Anschlag zusammenwirkt, und eine zweite Nase 114, die mit dem Rastelement 100 in der verriegelten Stellung als Mitnehmer zusammenwirkt. Zweckmässig sind mehrere Verriegelungselemente 92 vorgesehen, die Teile eines längsgeschlitzten Gebildes mit im wesentlichen rohrförmiger Gestalt sind.
Das Verriegelungselement 92 ist mit einem rohrförmigen Teil 116 verbunden, das von dem (nicht dargestellten) Antriebshebel des Schalters axial bewegt wird.
Das Rohr116 weist einen nach aussen gerichteten Ringwulst 120 auf, auf dem die Verriegelungselemente 92 mit einer entsprechend geformten Ausnehmung 122 radial bewegbar aber axial formschlüssig angeordnet sind. Die Ausnehmung 122 ist dabei angrenzend an die Nase 114 des Verriegelungselementes 92 angeordnet und hat im wesentlichen U-förmige Gestalt. Anschliessend an die Ausnehmung 122 ist eine nach aussen weisende weitere Ausnehmung 126 vorgesehen. In dieser Ausnehmung ist zur Erzeugung einer radialen Vorspannung eine Toroid-Feder 124 angeordnet. An die Ausnehmung 126 schliesst sich eine zusätzliche Rampe 128 an, deren Bewegungsbahn über einen festen Anschlag 130 läuft, von dem die Verriegelungselemente 92 radial aus ihrer Verriegelungsstellung bewegt werden. Die Rampe 128 ist nach aussen geneigt, so dass zwischen dem Rohr 116 und der Rampe 128 ein in Einschaltrichtung weisender Keil gebildet wird, in die ein feststehender rohrförmiger Anschlag 130 beim Rücklauf eindringt, um das Verriegelungselement aus seiner Verriegelungsstellung zu bewegen. Die Verriegelungselemente 92 weisen an ihrem dem Gegenkontakt 98 zugewandten Ende eine Nut 132 auf, in der ein sie zusammenhaltender Stahlring 134 angeordnet ist.
Neben der Bewegungsbahn des Verriegelungselementes 92 ist ein Steuerelement 136 angeordnet, welches eine Steuerkurve 138 aufweist, die so gestaltet ist, dass nur im Bereich der Positionen, bei denen eine radiale Bewegung des Verriegelungselementes 92 erwünscht ist, eine solche Bewegung auch ermöglicht wird. Das Steuerelement 136 weist zu diesem Zweck Rampen 138a, 138b, die bei der Bewegung der Verriegelungseinrichtung die Verriegelungselemente 92 in ihre Verriegelungsposition nach innen drücken. Für den Fall mehrerer Verriegelungselemente 92 hat das Steuerelement 136 zweckmässig die Form eines umlaufenden Ringes.
Der Schaltstiftteil kann gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung auf einem Rohr 94 teleskopartig gleitbar angeordnet sind. Dieses Rohr 94 bildet zweckmässig gleichzeitig eine Hülse für eine in ihrem Innern angeordnete Feder 140, die in den zweckmässig rohrförmig ausgebildeten Schaltstiftteil 96 hineinragt und die zur Bewegung dieses Schältstiftteils 96 dient und zweckmässig auch zur Stromführung verwendet wird.
Nachfolgend ist die Arbeitsweise der Verriegelungseinrichtung beschrieben. Ausgehend von der in Figur 4 dargestellten Vorlaufstellung, bei der der Schaltstiftteil 96 gerade den Gegenkontakt 98 berührt, wird im Verlauf der weiteren Einschaltbewegung das Rohr 116 und somit die Verriegelungselemente 92 in Richtung auf den Gegenkontakt 98 bewegt. Wenn infolgedessen der Schaltstiftteil 96 hinreichend weit eingetaucht ist, drückt das Rastelement 110 gegen die Rampe 118 und damit das Verriegelungselement 92 entgegen der Federkraft der Toroid-Feder 124 nach aussen und rastet dann hinter der 92 Nase 114 ein. Diese Verriegelungsstellung ist in Figur 5 dargestellt.
Bei der Ausschaltung werden das Rohr 116 mit den Verriegelungselementen 92 in umgekehrter Richtung bewegt. Nach Zurücklegen eines bestimmten Weges läuft die Rampe 128 gegen den Anschlag 130 auf und wird von diesem radial nach aussen gedrückt. Diese Stellung ist in Figur 6 dargestellt. Dabei wird die Nase 114 des Verriegelungselementes 92 aus der Bewegungsbahn des Rastelementes 100 am Schaltstiftteil 96 bewegt. Infolgedessen wird der Schaltstiftteil 96 von der Feder 140 in Richtung "EIN" gedrückt, bis das Rastelement 100 gegen die Nase 112 des Verriegelungselementes 92 stösst. Diese Stellung ist in Figur 6 in gestrichelten Linien dargestellt. Sie bildet die Ausgangsstellung für einen neuen Einschaltvorgang.

Claims

1. Hochspannungs-Leistungsschalter

mit zumindest einer Hauptschaltstrecke;

mit zumindest einem Einschaltwiderstand, der parallel zu den Strompfaden der Hauptschaltstrecke angeordnet ist;

mit zumindest einer Hilfsschaltstrecke, die zum Schalten des Einschaltwiderstandes mit diesem in Reihe liegt;

mit einem gemeinsamen Antrieb für die Haupt- und Hilfsschaltstrecke, wobei ein Antriebsteil der Hilfsschaltstrecke über ein Hebelsystem mit dem Antrieb der Hauptschaltstrecke verbunden ist, derart, dass beim Einschalten die Hilfsschaltstrecke vor der Hauptschaltstrecke schliesst, und dass die Hilfsschaltstrecke vor dem öffnen der Hauptschaltstrecke geöffnet wird;

dadurch gekennzeichnet,

dass das Hebelsystem (40) das Antriebsteil (22) der Hilfsschaltstrecke starr mit dem Antrieb der Hauptschaltstrecke verbindet; dass ein Schaltstift (24) der Hilfsschaltstrecke zumindest zwei gegen die Kraft einer Feder (25) teleskopartig ineinander verschiebbare Teile (24a, 24b) aufweist;

dass zwischen den Schaltstiftteilen (24a, 24b) eine Verriegelungseinrichtung (60) vorgesehen ist, die in der Einschaltstellung die zusammengeschobenen Schaltstiftteile (24a, 24b) miteinander verriegelt, und dass eine Entriegelungseinrichtung (80) vorgesehen ist, die am Ende einer nachfolgenden Ausschaltbewegung die Verriegelung wieder aufhebt.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltstiftteile (24a, 24b) der Hilfsschaltstrecke zwei zylindrische Rohre sind.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (60a) zumindest einen Hebel (52) aufweist, der an dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil (24a) angebracht und mit diesem über Drehzapfen verbunden ist und der in der Verriegelungsposition in zumindest eine Raste (55) eingreift.

4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Entriegelungseinrichtung (80a) zumindest einen konischen Anschlag bzw. eine konische Auflauffläche aufweist, der (bzw. die) den Verriegelungshebel (52) in Entriegelungsstellung schwenkt.

5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Verriegelungseinrichtung einen spreizbaren Verriegelungsring aufweist, der konzentrisch um die Mittelachse des Schaltstiftes angeordnet ist; dass ein Verriegelungsstift an dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil (24a) parallel zur Achse des Schaltstiftes (24) angeordnet ist, der in der Verriegelungsstellung in einem Spalt des Verriegelungsringes eingreift, um diesen in der gespreizten Stellung zu halten;

dass eine Feder vorgesehen ist, die den Verriegelungsstift in Richtung seiner Verriegelungsstellung drückt; und

dass die Entriegelungseinrichtung einen Anschlag aufweist, der beim Auftreffen des Verriegelungsstiftes diesen in die Entriegelungsstellung bringt, so dass ein Zusammendrücken des Verriegelungsringes und damit ein Entriegeln ermöglicht wird.

6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungseinrichtung (60) zumindest einen radial vorgespannten Nocken (62) aufweist, der mit dem dem Gegenkontakt (32) zugekehrten Schaltstückteil (24b) fest verbunden ist und der mit zumindest einer Raste (64) zusammenwirkt.

7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 6,
dadurch h gekennzeichnet,
dass zur radialen Vorspannung des Nockens (62) der Schaltstiftteil (24b) im Verriegelungsbereich Längsschlitze (66) aufweist, die eine elastische Verformung ermöglichen.

8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlag (26) für den Schaltstift (24) zur Absorbierung der Bewegungsenergie des Schaltstiftes einen Puffer (28) aufweist.

9. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8,
dadurch h gekennzeichnet,
dass der Puffer aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere Polyurethan besteht.

10. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8,
dadurch h gekennzeichnet,
dass die Pufferung pneumatisch erfolgt.

11. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch h gekennzeichnet,
dass der Anschlag vom Gegenkontakt gebildet wird, der zur Pufferung als federnder Druckkontakt ausgebildet ist.

12. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gegenkontaktstück (32) scheibenförmig ausgebildet ist und einen Führungszylinder (33) aufweist, an dessen Aussenwand ein Gleitkontakt den Strom überträgt und beim Einschalten eine Feder (35) verschiebt, wobei zwischen dem scheibenförmigen Teil und der benachbarten feststehenden Fläche die Pufferung erfolgt.

13. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,
dass die Stirnfläche des Schaltstiftes (24) konvex und der gegenüberliegende Teil des Gegenkontaktes (32) konkav ausgeführt ist.

14. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radius der Stirnfläche des Schaltstiftes (24) etwas geringer ist als der des gegenüberliegenden Teils des Gegenkontaktes (32).

15. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktflächen kupfer-plattiert sind.

16. Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Verriegelungseinrichtung zumindest ein Verriegelungselement (92) aufweist, das an einem dem Antriebshebel zugeordneten Teil (116) axial formschlüssig und radial verschwenkbar angeordnet ist;

dass der dem Gegenkontakt (98) zugewandte Schaltstiftteil (96) ein Rastelement (100) aufweist, hinter das das Verriegelungselement (92) im verriegelten Zustand greift; und dass das Verriegelungselement (92) eine erste Nase (12) aufweist, die mit dem Rastelement (100) in der entriegelten Stellung als die Bewegung des Schaltstiftteils (96) begrenzender Anschlag zusammenwirkt und eine zweite Nase (114), die mit dem Rastelement (100) in der verriegelten Stellung als Mitnehmer zusammenwirkt.

17. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der dem Gegenkontakt zugewandte Schaltstiftteil (96) teleskopartig auf einem Rohr (94) angeordnet ist.

18. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
dadurch h gekennzeichnet,
dass mehrere Verriegelungselemente (92) vorgesehen sind, die Segmente eines längs geschlitzten, im wesentlichen rohrförmigen Gebildes sind.

19. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Nasen (112, 114) des Verriegelungselementes (92) eine in der Bewegungsbahn des Rastelementes (100) angeordnete Rampe (118) vorgesehen ist, so dass das Verriegelungselement von dem Rastelement radial nach aussen bewegbar ist.

20. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch h gekennzeichnet,
dass das Teil (116) einen Ringwulst (120) aufweist, auf dem die Verriegelungselemente (92) mit einer entsprechend geformten Ausnehmung (122) radial bewegbar aber axial formschlüssig angeordnet sind.

21. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (122) angrenzend an die zweite Nase (114) angeordnet ist.

22. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 21,
dadurch h gekennzeichnet,
dass die Verriegelungselemente (92) in radialer Richtung federnd vorgespannt sind.

23. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erzeugung der Vorspannung eine Toroid-Feder (124) vorgesehen ist, die in Ausnehmungen (126) der Verriegelungselemente (92) angeordnet ist.

24. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungselemente (92) eine zusätzliche Rampe (128) aufweisen, deren Bewegungsbahn über einen Anschlag (130) verläuft, von dem die Verriegelungselemente radial aus ihrer Verriegelungsstellung bewegt werden.

25. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungselemente (92) an ihrem dem Gegenkontakt zugewandten Ende eine Nut (132) aufweisen, in der ein sie zusammenhaltender Stahlring (134) angeordnet ist.

26. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass entlang der Bewegungsbahn der Verriegelungselemente (92) ein Steuerelement (136) angeordnet ist, welches eine Steuerkurve (138) aufweist, die z.B. mittels Rampen (138a, 138b) so gestaltet ist, dass eine radiale Bewegung der Verriegelungselemente nur in bestimmten gewünschten Stellungen möglich ist.

27. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerelement (136) ringförmig ausgebildet ist.

28. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 24 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlag (130) das Teil (116) ringförmig umgibt.

29 Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaltstift aus Titan oder einer Aluminiumlegierung besteht.

30. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 29,
dadurch h gekennzeichnet,
dass das Teil (116) ein Rohr ist.