EP0632928B1

EP0632928B1 - Vakuumschalter mit einer stromschleifenanordnung

Info

Publication number: EP0632928B1
Application number: EP93905196A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Marquardt; Günter Prietzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1996-01-03
Anticipated expiration: 2013-03-12
Also published as: EP0632928A1; DE59301350D1; WO1993020571A1; JPH07505252A; JP3983797B2; US5528009A; DE4210714A1

Abstract

Ein Vakuumschalter (1) besitzt eine Vakuumschaltröhe (10), die mittels einer Hebelanordnung durch eine Antriebsvorrichtung betätigbar ist. Ein zweiarmiger Antriebshebel (51) ist an dem verschiebbaren Anschlußbolzen (15) der Vakuumschaltröhre (10) schwenkbar gelagert und wirkt mit einer Anschlagfläche (57) zusammen, gegen die der Antriebshebel (51) durch eine Kontaktkraftfeder (43) anlegbar ist. Zur Kompensation kontaktabhebender Kräfte dient ein schleifenförmiges biegsames Stromband (17), das zwischen Schenkeln (52) des Antriebshebels (51) derart angeordnet ist, daß der eine Schenkel (16) des Strombandes an einem Mittelteil (53) des Antriebshebels anliegt, während der andere Schenkel (18) ortsfest abgestützt ist. Die beschriebene Stromschleifen- und Hebelanordnung eignet sich für den Bau kompakter Leistungsschalter.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakummschalter mit einer einen verschiebbaren Anschlußbolzen aufweisenden Vakuumschaltröhre sowie mit einer Antriebsvorrichtung und einer der Vakuumschaltröhre zugeordneten Hebelanordnung zur Verbindung der gemeinsamen Antriebsvorrichtung mit der Vakuumschaltröhre, wobei die Hebelanordnung einen mit dem verschiebbaren Anschlußbolzen gelenkig verbundenen zweiarmigen Antriebshebel aufweist, der auf der einen Seite des verschiebbaren Anschlußbolzens mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist und der auf der anderen Seite des verschiebbaren Anschlußbolzens mit einer ortsfesten Abstützung zusammenwirkt, ferner mit einer Kontaktkraftfeder und einer aus einem biegsamen Stromband gebildeten Stromschleifenanordnung zur Gewinnung einer die Kontaktkraft der Vakuumschaltröhre in Abhängigkeit von dem Strom erhöhenden Kraft.
Ein Vakuumschalter mit diesen Merkmalen ist durch die DE-B-24 50 424 bekannt geworden. Der dort beschriebene Vakuumschalter ist ein dreipoliges Schütz, bei dem die Stromschleifenanordnung dazu dient, im ordnungsgemäß eingeschalteten Zustand die Kontaktkraft stromabhängig zu verstärken und beim Abschalten zum Aufbrechen evtl. Verschweißungen der Schaltstücke die Öffnungskraft zu vergrößern. Die Stromschleifenanordnung bildet eine eigenständige Baugruppe, deren Raumbedarf etwa so groß wie der Raumbedarf des zweiarmigen Antriebshebels ist.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, den Raumbedarf der Hebel- und Stromschleifenanordnung wesentlich zu verringern, um den Bau kompakter Schaltgeräte zu erleichtern.
Diese Aufgabe wir gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die ortsfeste Abstützung als Anschlagfläche ausgebildet ist, gegen die der Antriebshebel durch die Kontaktkraftfeder anlegbar ist, wobei die Kontaktkraftfeder als Zugfeder ausgebildet und zwischen einem über die Anschlagfläche hinausragenden Endteil des Antriebshebels und einem ortsfesten Widerlager angeordnet ist, und daß der eine Schenkel des biegsamen Strombandes mit dem verschiebbaren Anschlußbolzen verbunden und an dem Antriebshebel einschließlich seines Endteiles kraftübertragens anliegend angeordnet ist, während der andere Schenkel des Strombandes ortsfest abgestützt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Antriebshebel und das Stromband eine zusammengehörige Baugruppe mit entsprechend verringertem Raumbedarf bildet. Die Kontaktkraftfeder wirkt bei der Freigabe seines mit der Antriebsvorrichtung verbundenen Endes zugleich als Ausschaltfeder. Die gemeinsame Verwendung einer Feder als Kontaktkraftfeder und als Ausschaltfeder ist bei Vakuumschaltern an sich bekannt durch die DE-A-34 14 016.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Antriebshebel zwei das Stromband zwischen sich aufnehmende Schenkel und einen die Schenkel verbindenden Mittelteil aufweisen, der als Auflagefläche zur Abstützung des mit dem verschiebbaren Anschlußbolzen verbundenen Schenkels des Strombandes dient. Diese Gestaltung vereinigt eine hohe Festigkeit des Antriebshebels mit einem guten Schutz des Strombandes gegen seitliche Verformung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt schematisch einen mehrpoligen Vakuumschalter in einer Draufsicht.
Die Figur 2 zeigt eine Poleinheit des mehrpoligen Vakuumschalters gemäß der Figur 1 in geschlossenem Zustand.
In der Figur 3 ist die Poleinheit gemäß der Figur 2 in geschlossenem Zustand mit Blick auf eine der Schmalseiten dargestellt.
Die Figur 4 zeigt eines der schalenartigen Isolierstücke, aus denen die Isolieranordnung der Poleinheit gemäß den Figuren 2 und 3 zusammengesetzt ist.
In der Figur 5 ist das Isolierstück gemäß der Figur 4 von oben gezeigt.
Der in der Figur 1 gezeigte Vakuumschalter 1 ist dreipolig ausgebildet und weist drei Poleinheiten 2 auf, die nebeneinander ohne Abstand angeordnet sind. Der hierdurch gebildete Polblock 3 wird durch Spannbolzen 4 zusammengehalten, welche die Poleinheiten 2 durchsetzen und dabei auch Seitenwände 5 erfassen, welche den seitlichen Abschluß des Polblockes 3 bilden und die über den Polblock 3 überstehend ausgebildet sind. Zwischen den überstehenden Abschnitten der Seitenwände 5 befindet sich eine Antriebsvorrichtung 6, die in bekannter Weise zum Ein- und Ausschalten der in den Poleinheiten 2 enthaltenen Vakuumschaltröhren dient.
Einzelheiten einer der Poleinheiten 2 werden im folgenden anhand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert. Zunächst wird anhand der Figuren 2 und 3 der grundsätzliche Aufbau beschrieben.
Die Poleinheit 2 weist eine Vakuumschaltröhre 10 auf, die ein Gehäuse 11 mit einem oberen Endflansch 12 und einem unteren Endflansch 13 besitzt. Der Endflansch 13 bildet zugleich den einen Anschlußpunkt der Vakuumschaltröhre 10. Als Anschlußvorrichtung ist eine rechtwinklig abgebogene Anschlußschiene 14 vorgesehen. Durch den oberen Abschlußflansch 12 erstreckt sich ein verschiebbar gelagerter Anschlußbolzen 15, an dem der eine Schenkel 16 eines biegsamen Strombandes 17 befestigt ist. Das Stromband 17 ist etwa schleifenförmig gestaltet und weist einen dem Schenkel 16 etwa parallel gegenüberstehenden kürzeren Schenkel 18 auf, mit dem eine gerade Anschlußschiene 20 verbunden ist. Die Anschlußschiene 20 erstreckt sich parallel zur Verlängerung der Längsachse der Vakuumschaltröhre 10 nach oben, während die Schenkel des Strombandes 17 quer zu dieser Längsachse verlaufend angeordnet sind.
Die vorstehend beschriebenen Teile bilden die Strombahn der Poleinheit 2. Diese Strombahn ist in einer aus zwei etwa schalenartig geformten Isolierstücken 21 und 22 gebildeten Isolieranordnung 23 enthalten. Zunächst wird die Gestalt des Isolierstückes 22 näher anhand der Figuren 4 und 5 erläutert.
Wie den Figuren 4 und 5 zu entnehmen ist, weist das Isolierstück 22 aus einem im wesentlichen ebenen Wandteil 24 abragende Wandabschnitte auf, durch welche eine Anzahl von Räumen oder Kammern gebildet werden. Zwei Wandabschnitte 25 und 26 sind dabei mit etwa halbkreisförmigen Ausnehmungen 27 bzw. 28 versehen, die der Form der Endflansche 12 bzw. 13 der Vakuumschaltröhre 10 angepaßt sind. Durch die Wandabschnitte 25 und 26 wird in Verbindung mit entsprechenden Wandabschnitten des zugehörigen spiegelbildlichen Isolierstückes 21 ein Raum zur Aufnahme der Vakuumschaltröhre 10 gebildet. Werden beide halbkreisförmigen Ausnehmungen den Endflanschen 12 und 13 angepaßt bemessen, so wird die Vakuumschaltröhre 10 an beiden Enden fest eingespannt. Ist es dagegen erwünscht, nur ein Ende der Vakuumschaltröhre 10 festzulegen, beispielsweise den Endflansch 12, so kann die Ausnehmung 28 erweitert ausgebildet sein, wie durch gestrichelte Linien in der Figur 4 gezeigt ist.
Ein weiterer, etwa parallel zu dem Wandabschnitt 25 angeordneter weiterer Wandabschnitt 30 begrenzt eine Anschlußkammer 31, die zur Aufnahme des in der Figur 2 gezeigten biegsamen Strombandes 17 vorgesehen ist. Nach unten steht die Anschlußkammer mit einer seitlich der Vakuumschaltröhre 10 gelegenen Antriebskammer 29 in Verbindung. Obere Wandteile 32 und 33 erstrecken sich etwa parallel zur Längsachse der Vakuumschaltröhre 10 (Figur 2) und enthalten je eine Ausnehmung 34 zum Einlegen einer Mutter. Die Figuren 2 und 3 lassen erkennen, daß durch Auflegen eines Verschlußstückes 35, das sich über die gesamte Breite der Isolieranordnung 23 erstreckt und über insgesamt vier Befestigungsschrauben 36 mit den Isolierstücken 21 und 22 verbunden ist, eine Meßkammer 37 gebildet wird, in der ein gestrichelt in seinen Umrissen angedeuteter Stromwandler untergebracht werden kann. Der Wandabschnitt 30 und das Verschlußstück 35 besitzen fluchtende Öffnungen zum Durchtritt der erwähnten oberen Anschlußschiene 20.
Die Figur 4 läßt ferner auf der rechten Seite des zur Aufnahme der Vakuumschaltröhre vorgesehenen Raumes einen winkelförmigen Wandabschnitt 40 erkennen, an dessen Unterseite sich eine Hinterschneidung 41 befindet. Hierdurch wird eine Federkammer 42 gebildet, die gemäß den Figuren 2 und 3 zur Aufnahme von zwei Kontaktkraftfedern 43 dient. Die Kontaktkraftfedern 43 sind im ungespannten Zustand gezeigt, wie er sich nach dem Einbau der Strombahn und der Verbindung des bewegbaren Anschlußbolzens 15 mit noch zu erläuternden Teilen ergibt. Die für den Betrieb erforderliche Vorspannung der Kontaktkraftfedern 43 wird durch Einlegen eines gestrichelt angedeuteten Bolzens 44 in untere Ösen 45 der beiden Kontaktkraftfedern 43 und Einhaken dieses Bolzens in die Hinterschneidungen 41 beider zusammengehörender Isolierstücke 21 und 22 bewirkt. In den Figuren 2 und 3 ist ferner angenommen, daß die Antriebsteile kräftefrei sind und sich daher die Vakuumschaltröhre 10 unter dem Einfluß des atmosphärischen Luftdruckes im Einschaltzustand befindet.
Die in der Figur 1 schematisch gezeigte Antriebsvorrichtung 6 wirkt gemäß der Figur 2 mit je einem Kupplungshebel 46 jeder der Poleinheiten 2 zusammen. Der Kupplungshebel 46 ist auf einem Bolzen 47 (Figur 2) schwenkbar gelagert, der an beiden Enden in Lageraugen 48 der Isolierstücke 21 und 22 eingreift. Eines der Lageraugen 48 ist in der Figur 4 gezeigt. Eine sich etwa parallel zur Längsachse der Vakuumschaltröhre 10 erstreckende, einstellbare Kuppelstange 50 befindet sich in der Antriebskammer 29 und verbindet den Kupplungshebel 46 mit einem in der Anschlußkammer 31 befindlichen Antriebshebel 51. Dieser ist durch ein etwa U-förmiges Blechteil gebildet und weist Schenkel 52 sowie einen Mittelteil 53 auf, der sich nicht über die ganze Länge der Schenkel 52 zu erstrecken braucht. Der Antriebshebel 51 ist mittels eines Lagerbolzens 54 an dem verschiebbaren Anschlußbolzen 15 gelagert. Ein weiterer Gelenkbolzen 55 erstreckt sich durch die Schenkel 52 und greift in eine gestrichelt gezeigte fensterartige Ausnehmung 56 ein, deren Unterkante eine Anschlagfläche 57 für den Gelenkbolzen 55 bildet. Ein über den Gelenkbolzen 55 überstehender Endteil 58 des Antriebshebels 51 dient als Widerlager für die erwähnten Kontaktkraftfedern 43, und zwar entweder unmittelbar oder mittels der gezeigten Laschen 59 in Verbindung mit einem die Laschen 59 verbindenden Bolzen 60.
Das biegsame Stromband 17 liegt im wesentlichen vollständig zwischen den Schenkeln 52 des Antriebshebels 51 und ist auf diese Weise sehr raumsparend untergebracht. Die gewünschte Funktion wird dadurch erhalten, daß sich der untere Schenkel 16 des Strombandes 17 gegen den Mittelteil 53 abstützen kann, während der obere Schenkel 18 an dem Wandabschnitt 30 anliegt. Eine die Schenkel 16 und 18 des Strombandes 17 spreizende, von dem jeweils fließenden Strom abhängige Kraft drückt daher den Antriebshebel 51 derart nach unten, daß die Kontaktkraft der Vakuumschaltröhre 10 vergrößert wird.
Im eingeschalteten Zustand steht der Gelenkbolzen 55 in einem gewissen Abstand von der Anschlagfläche 57, so daß der Lagerbolzen 54 das Schwenklager des Antriebshebels 51 bildet. Wird zum Ausschalten die Antriebsvorrichtung 6 (Figur 1) entklinkt, was einer Freigabe des Kupplungshebels 46 entspricht, so verliert das rechte, mit der Kuppelstange 50 verbundene Ende des Antriebshebels 51 seinen Halt. Der Antriebshebel 51 schwenkt dann um seinen Lagerbolzen 54 entgegen dem Uhrzeigersinn solange, bis der Gelenkbolzen 55 an der Anschlagfläche 57 anlangt und nun die Anschlagfläche 57 das Schwenklager des Antriebshebels 51 bildet. Die Kontaktfedern 43 wirken nun öffnend mit dem Hebelarm des Endteiles 58 des Antriebshebels 51. Die Benutzung von Federn in der Weise, daß sie sowohl als Kontaktfedern als auch als Ausschaltfedern wirken, ist bei Vakuumschaltern an sich bekannt, wie der DE-A-34 14 016 zu entnehmen ist.
Zur Aufnahme der in der Figur 1 gezeigten Spannbolzen 4 sind die Isolierstücke 21 und 22 mit fluchtenden Durchgangsöffnungen 61 versehen. Die Isolierstücke 21 und 22 werden vor ihrer endgültigen Verbindung durch die Spannbolzen 4 durch Verbindungsschrauben 62 zusammengehalten, die die Wandabschnitte der Isolierstücke 21 und 22 durchsetzen und in die Anschlußschienen 14 und 20 eingreifen.
Wie anhand der vorstehenden Beschreibung zu erkennen ist, ermöglicht es die Verwendung der Isolierstücke, eine sehr raumsparende Anordnung der Vakuumschaltröhren einschließlich zugehöriger Baugruppen zu erzielen. Dabei ist das schleifenförmige Stromband praktisch ohne zusätzlichen Raumbedarf in die Antriebsteile integriert. Daher eignet sich die Erfindung besonders für den Bau kompakter Schaltgeräte, z. B. für Leistungsschalter im Spannungsbereich bis 1000 V, insbesondere in drei- oder vierpoliger Ausführung.

Claims

Vakummschalter (1) mit einer einen verschiebbaren Anschlußbolzen (15) aufweisenden Vakuumschaltröhre (l0) sowie mit einer Antriebsvorrichtung (6) und einer der Vakuumschaltröhre (10) zugeordneten Hebelanordnung zur Verbindung der gemeinsamen Antriebsvorrichtung (6) mit der Vakuumschaltröhre (10), wobei die Hebelanordnung einen mit dem verschiebbaren Anschlußbolzen (15) gelenkig verbundenen zweiarmigen Antriebshebel (51) aufweist, der auf der einen Seite des Anschlußbolzens (15) mit der Antriebsvorrichtung (6) verbunden ist und auf der anderen Seite des verschiebbaren Anschlußbolzens (15) mit einer ortsfesten Abstützung zusammenwirkt, ferner mit einer Kontaktkraftfeder (43) und einer aus einem biegsamen Stromband (17) gebildeten Stromschleifenanordnung zur Gewinnung einer die Kontaktkraft der Vakuumschaltröhre (10) in Abhängigkeit von dem Strom erhöhenden Kraft,
dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Abstützung als Anschlagfläche (57) ausgebildet ist, gegen die der Antriebshebel (51) durch die Kontaktkraftfeder (43) anlegbar ist, wobei die Kontaktkraftfeder (43) als Zugfeder ausgebildet und zwischen einem über die Anschlagfläche (57) hinausragenden Endteil (58) des Antriebshebels (51) und einem ortsfesten Widerlager (44) angeordnet ist, und daß der eine Schenkel (16) des biegsamen Strombandes (17) mit dem verschiebbaren Anschlußbolzen (15) verbunden und an dem Antriebshebel (51) einschließlich seines Endteils (58) kraftübertragend anliegend angeordnet ist, während der andere Schenkel (18) des Strombandes (17) ortsfest abgestützt ist.
Vakuumschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebshebel (51) zwei das Stromband (17) zwischen sich aufnehmende Schenkel (52) und einen die Schenkel (52) verbindenden Mittelteil (53) aufweist, der als Auflagefläche zur Abstützung des mit dem Anschlußbolzen (15) verbundenen Schenkels (18) des Strombandes (17) dient.