EP0951038B1 - Abbrandschaltanordnung - Google Patents

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EP0951038B1
EP0951038B1 EP99810170A EP99810170A EP0951038B1 EP 0951038 B1 EP0951038 B1 EP 0951038B1 EP 99810170 A EP99810170 A EP 99810170A EP 99810170 A EP99810170 A EP 99810170A EP 0951038 B1 EP0951038 B1 EP 0951038B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
arrangement according
consumable
switching
switching arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99810170A
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English (en)
French (fr)
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EP0951038A1 (de
EP0951038B2 (de
Inventor
Lukas Dr. Zehnder
Robert Anderes
Christian Dähler
Kurt Dr. Kaltenegger
Thomas Dr. Schoenemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
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Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
Publication of EP0951038A1 publication Critical patent/EP0951038A1/de
Publication of EP0951038B1 publication Critical patent/EP0951038B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0951038B2 publication Critical patent/EP0951038B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a burnup circuit arrangement especially for circuit breakers, as used in power plants, Substations and other facilities of the Electric power supply for switching on and off of Operating and overcurrents are used.
  • EP-B-0 177 714 is a generic Abbrandschaltan extract known, in which the first Contact piece as a contact tulip with several longer, over the Scope of the same distributed parallel contact fingers is trained. It has been shown that such Arrangement at high currents is susceptible to damage, since the contact fingers at a small distance parallel currents lead and therefore very strong by electromagnetic forces be pulled against each other. This can be to bending and Turn off the contact fingers lead. Also the friction forces between the contact pin and contact fingers can be very achieve high values, so that large driving forces needed are and strong abrasion at the switching pin and the Contact fingers occurs.
  • the invention is based on the object To provide burn-off switching arrangement in which the Switching pieces are not mechanically strong even at high currents overloaded and no excessive contact pressure arises.
  • the Abbrandschaltan extract shown in Fig. 1 is a Switching axis 1 formed approximately rotationally symmetrical. Along the switching axis 1 is a switching pin 2 with a Tip 3 made of burn-resistant material such.
  • a first contact piece comprises a wreath arranged around the switching axis 1, radially against the same directed contact elements, which as elongated contact fingers 4 are formed, which at their Ends wear burners 5 made of burn-resistant material.
  • the contact fingers 4 together form an approximately annular contact part, wherein the against the Switching axis 1 directed contact surfaces of Abbrandkmü. 5 one in the closed position on the outside of the Switch pin 2 present adjacent contact zone. from Abbrandkopf 5 apart, each contact finger 4 is in one piece with a bent by about 90 ° in the switch-on, so with the contact finger 4 a right angle including web 6 of harness philosophicaldem spring elastic Material produced and fixed to a housing part 7 anchored over which the bridge 6 with a first electric Connection is connected.
  • the switching pin 2 forms against it a second contact piece, the z. B. via a flexible Cable or a sliding tulip with a second electrical Connection is connected.
  • a support body. 8 fastened from electrically insulating material whose cylinder jacket-shaped outer side forms a support surface 9, at the webs 6 rest in the off position.
  • the initial deflection can because of the high elasticity of the webs 6 pretty much be chosen large, so that a large burn-up reserve for Available.
  • the support body 8 has a Open on which a surrounding the switching axis 1 nozzle 10 forms, in which in the closed position, the top of the third of the switching pin 2 protrudes.
  • the radially outwardly directed parts of the current paths in The contact fingers 4 practice a relatively low electromagnetic force on each other and also the Action of passing through the switching pin 2 Section of the rung to the same can be neglected become.
  • the subsequent parallel current paths through the Webs 6 attract each other, but is the radial Component of attraction because of the relatively large Distance to the switching axis 1 is not so great that Damage or excessive pressure of the contact fingers 4 against the switching pin 2, the excessive abrasion of the Abbrandkexcellent 5 and obstructions of the switching pin movement to could have a consequence, to be feared.
  • the distance R of the web 6 from the switching axis 1 and the Length L of the same can be set on the contrary so that the mutual attraction of the contact fingers 4 in the typically expected currents due to the elastic deflection of the contact fingers 4 of the same against the switching pin 2 exerted contact pressure desired way amplified and in particular the between these parts have effective contact lift forces approximately compensated.
  • Such compensation remains above all Fluctuations in the current received, since Contact lift forces and attractions in the same way depend on the same.
  • the further movement of the Wennstattens 2 will be the same from the wreath of Contact fingers 4 pulled and the burn-off heads 5 of the same move against the switching axis 1 until the webs 6 at the Support surface 9 abut. Further radial movement of Contact finger 4 against the switching axis 1 under the influence the mutual attraction of the current paths through the bridges 6 is thus prevented.
  • the Abbrandschaltan extract shown in FIG A second embodiment of the invention corresponds to what the first contact piece, completely the first Embodiment.
  • the second contact piece comprises in addition to the switching pin 2, a consumable contact arrangement, which in turn corresponds exactly to the first contact piece with Contact fingers 4 'with Abbrandgropfen 5', in the Closed position with its a second contact zone forming inner surfaces against the peripheral surface of the Press switch pin 2, wherein the contact fingers 4 'turn at webs 6 'angled about 90 ° and connect the same and a housing part 7 'with the second electrical connection are connected, so that the Contact finger 4 'at the same time the function of a sliding tulip perceive.
  • the webs 6 ' are in the off position in turn on a support surface 9 ', which from the outside a support body 8 'is formed, which at the same time a the switching axis 1 surrounding nozzle 10 'forms.
  • the consumable switching arrangement according to the in Fig. 3rd illustrated third embodiment of the invention otherwise corresponds otherwise completely to that according to the second Embodiment, but are the contact fingers 4, 4 'respectively Abbrandringe 12, 12 'assigned. They form parts of cup-shaped shields 13, 13 ', which, with the webs. 6 or 6 'electrically connected, in each case the others Surround parts of the contact pieces and completely shield.
  • the arc 11 commutates rapidly from the erosion heads 5 of the contact fingers 4 on the Abbrandring 12, while from the top 3 of the switch pin 2 in essentially on the Abbrandring 12 'commutated, which the Burning of the contact fingers 4, 4 'is reduced and thus their Lifespan increased.
  • the Abbrandschaltan extract shown in Fig. 4 according A fourth embodiment of the invention corresponds to FIG their basic structure of those after the first one Embodiment, but are the contact fingers 4, from which the first contact piece is aligned so that it with the switching axis 1 viewed in the switching direction an angle Include ⁇ of about 65 °.
  • the support body 8 forms in this case a truncated cone-shaped support surface 9, which lies at a distance below the contact fingers 4 and limits their mobility against the switching axis 1. The course of an elimination corresponds to that described in connection with the Abbrandschaltan extract according to the first embodiment of the invention.
  • the contact pieces 4 project only with at least theirs front ends burn-resistant tips 17 by corresponding openings in the panel 16 while same one stop for front shoulders of her make wider body 18.
  • the electrical contact with the Retaining ring 15 is made by contact blades 19.
  • the contact piece 4 By means of a pressing against his back Spring element, namely a coil spring 21, which on a the recess 14 final outer panel 20 of the Retainers 15 is supported, the contact piece 4 " each with a radially acting against the switching axis 1 Force applied.
  • the current paths are from the contact zone, d. H. the the switching pin 2 touching the front ends of the tips 17th the contact pieces 4 "out radially outwards, so that the electromagnetic forces that they make against each other exercise, no significant influence on the contact pressure have, with the contact pieces 4 "against the peripheral surface of the switch pin 2.
  • the required contact pressure is applied by the coil spring 21.
  • the Abbrandschaltan extract shown in Fig. 6 according to a sixth embodiment of the invention are largely as described above, but are the Recesses 14 formed continuously and the body 18th the contact pieces 4 "so long that they something about the Outside of the retaining ring 15 protrude.
  • a spring element is in each case a leaf spring 22 is provided, which against the Rear of the contact piece 4 "presses.
  • the Abbrandschaltan extract shown in Fig. 7 according to a seventh embodiment of the invention again the one described above, but are the Contact pieces 4 "of constant diameter and each guided in sliding guides 23, which in the Recesses 14 are attached. Also, the electric Contact with the retaining ring 15 here in each case via a flexible Band 24 made of highly conductive material, one of which End with the back of the contact piece 4 "electric conductively connected, in particular welded, while the other end with the retaining ring 15 electrically conductive connected is.
  • the first contact piece as rigid first switching ring 25 made of burn-resistant material formed, which is fixed in the housing and the same also electrically conductive with the first electrical Connection is connected.
  • the second contact piece comprises a switching pin 2, the, via a in Ausschaltetraum limited compressible cup spring package 26 supported, axially slidably mounted on a holder 27 which by a not shown switching drive along the Switching axis 1 can be moved, and a contact part, as a circular disk 28 of highly conductive elastic material, z.
  • B. CuBe or CuCrZr is trained.
  • the switching pin 2 has, compared to its tip to about the Distance between the first switching ring 25 and the second Switching ring 33 offset in Aus harshtraum, a circumferential Shoulder 34 on.
  • In the closed position is the top of the switching pin 2, from the compressed cup spring package 26th with a sufficient contact pressure applied to the Front of the first switching ring 25 all around, while the Shoulder 34 against a contact zone on the second switching ring 33rd presses and the sectors 32 of the same under elastic Deformation of the sectors 31 of the annular disc 28 axially in Switching direction slightly deflects, so that through the elastic restoring forces of the sectors 31 also here sufficient contact pressure is given.
  • the burnup circuit arrangement shown schematically in FIG. 9 according to a ninth embodiment of the invention is formed similar to the above-described.
  • the first contact piece as the inner Rand ago slotted first annular disc 35 highly conductive resilient material formed.
  • the Switch pin 2 is rigidly on a not shown by a shift drive along the shift axis 1 slidably Attached bracket and a sliding tulip 36 with the second electrical connection electrically conductively connected.
  • the elastic restoring force of the first annular disc 35, the inner edge 37 of burn-resistant material a in the switch-on axially in the switch-on easily forms a deflected contact zone, provides a sufficient Contact pressure safe.
  • the second contact piece comprises a the second electrical connection electrically conductive connected rigid second annular disc 38 burn-resistant material whose internal diameter only is slightly larger than the diameter of the Wegliches 2. It acts as Abbrandring, on the Turn off the one arc base point of the switch pin 2 skips.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Abbrandschaltanordnung insbesondere für Leistungsschalter, wie sie in Kraftwerken, Umspannwerken und anderen Einrichtungen der Elektroenergieversorgung zum Ein- und Ausschalten von Betriebs- und Ueberströmen eingesetzt werden.
Stand der Technik
Aus der EP-B-0 177 714 ist eine gattungsgemässe Abbrandschaltanordnung bekannt, bei welcher das erste Schaltstück als Kontakttulpe mit mehreren längeren, über den Umfang derselben verteilten parallelen Kontaktfingern ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Anordnung bei hohen Strömen anfällig für Beschädigungen ist, da die Kontaktfinger in geringem Abstand parallele Ströme führen und daher durch elektromagnetische Kräfte sehr stark gegeneinander gezogen werden. Dies kann zum Verbiegen und Abdrehen der Kontaktfinger führen. Auch die Reibungskräfte zwischen Schaltstift und Kontaktfingern können dadurch sehr hohe Werte erreichen, so dass grosse Antriebskräfte nötig sind und starker Abrieb am Schaltstift und den Kontaktfingern auftritt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abbrandschaltanordnung anzugeben, bei welcher die Schaltstücke auch bei hohen Strömen mechanisch nicht überlastet werden und kein überhöhter Anpressdruck entsteht.
Dies wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Durch dieselben wird sichergestellt, dass die Strompfade durch die Kontaktelemente nicht in geringer Entfernung voneinander parallel geführt sind, sondern von der Kontaktzone aus rasch auseinanderlaufen und allenfalls anschliessend in grösserem Abstand parallel geführt werden, so dass keine übergrossen Kräfte auf die Kontaktelemente wirken. Die Anziehungskräfte brauchen dagegen nicht völlig unterbunden zu werden, sie können im Gegenteil durch entsprechende Führung der Strompfade so eingestellt werden, dass sie einen Beitrag zum nötigen Kontaktdruck zwischen den Kontaktelementen und dem Schaltstift leisten und vorzugsweise die Kontaktabhebekräfte gerade etwa kompensieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, die lediglich der Erläuterung der Erfindung dienen. Es zeigen
Fig. 1
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 2
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 3
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 4
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 5
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer fünften Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 6
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 7
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer siebten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung,
Fig. 8a
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer achten Ausführungsform der Erfindung, links in der Einschaltstellung,rechts kurz vor Erreichen der Einschaltstellung,
Fig. 8b
eine axiale Draufsicht auf einen Teil der Abbrandschaltanordnung nach Fig. 8a,
Fig. 8c
einen Schnitt längs C-C in Fig. 8b,
Fig. 9
einen axialen Längsschnitt durch eine Abbrandschaltanordnung gemäss einer neunten Ausführungsform der Erfindung, links in Einschalt-, rechts in Ausschaltstellung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in Fig. 1 dargestellte Abbrandschaltanordnung gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist um eine Schaltachse 1 annähernd rotationssymmetrisch ausgebildet. Längs der Schaltachse 1 ist ein Schaltstift 2 mit einer Spitze 3 aus abbrandresistentem Material wie z. B. WCu, Graphit, CFC, Graphit/Cu oder CFC/Cu zwischen der links gezeigten Einschaltstellung und der rechts gezeigten Ausschaltstellung mittels eines nicht dargestellten Schaltantriebs verschiebbar. Ein erstes Schaltstück umfasst einen Kranz von um die Schaltachse 1 herum angeordneten, radial gegen dieselbe gerichteten Kontaktelementen, die als längliche Kontaktfinger 4 ausgebildet sind, welche an ihren Enden Abbrandköpfe 5 aus abbrandresistentem Material tragen.
Die Kontaktfinger 4 bilden zusammen ein etwa kreisringförmiges Kontaktteil, wobei die gegen die Schaltachse 1 gerichteten Kontaktflächen der Abbrandköpfe 5 eine in der Einschaltstellung an der Aussenseite des Schaltstiftes 2 anliegende Kontaktzone darstellen. Vom Abbrandkopf 5 abgesehen ist jeder Kontaktfinger 4 einstückig mit einem um ca. 90° in Einschaltrichtung abgebogenen, also mit dem Kontaktfinger 4 einen rechten Winkel einschliessenden Steg 6 aus hochleitendem federelastischem Material hergestellt und fest an einem Gehäuseteil 7 verankert, über das der Steg 6 mit einem ersten elektrischen Anschluss verbunden ist. Der Schaltstift 2 bildet dagegen ein zweites Schaltstück, das z. B. über eine flexible Leitung oder eine Gleittulpe mit einem zweiten elektrischen Anschluss verbunden ist.
In einer Oeffnung des Gehäuseteils 7 ist ein Stützkörper 8 aus elektrisch isolierendem Material befestigt, dessen zylindermantelförmige Aussenseite eine Stützfläche 9 bildet, an der die Stege 6 in der Ausschaltstellung anliegen. In der Einschaltstellung sind dagegen die Kontaktfinger 4 durch den Kontakt der Abbrandköpfe 5 mit der Umfangsfläche des Schaltstiftes 2 radial nach aussen ausgelenkt unter elastischer Deformation der Stege 6, welche von der Stützfläche 9 abgehoben sind. Die anfängliche Auslenkung kann dabei wegen der hohen Elastizität der Stege 6 ziemlich gross gewählt werden, so dass eine grosse Abbrandreserve zur Verfügung steht. In der Mitte weist der Stützkörper 8 eine Oeffnung auf, welche eine die Schaltachse 1 umgebende Düse 10 bildet, in welche in der Einschaltstellung die Spitze 3 des Schaltstiftes 2 ragt.
Kommutiert im Verlauf einer Ausschaltung der Strom von einer nicht dargestellten Nennstromschaltanordnung auf die Abbrandschaltanordnung, so fliesst der Strom im Anschluss an die Kontaktzone in radialer Richtung durch die Kontaktfinger 4. Erst in grösseren Abstand R von der Schaltachse 1 wird er in eine zu derselben parallele Richtung umgelenkt und fliesst über eine Strecke L durch die parallelen Stege 6.
Die radial nach aussen gerichteten Teile der Strompfade in den Kontaktfingern 4 üben eine verhältnismässig geringe elektromagnetische Kraft aufeinander aus und auch die Einwirkung des durch den Schaltstift 2 verlaufenden Abschnitts des Strompfades auf dieselben kann vernachlässigt werden. Die anschliessenden parallelen Strompfade durch die Stege 6 ziehen einander zwar an, doch ist die radiale Komponente der Anziehung wegen des verhältnismässig grossen Abstandes zur Schaltachse 1 nicht so gross, dass Beschädigungen oder ein zu grosser Druck der Kontaktfinger 4 gegen den Schaltstift 2, der übermässigen Abrieb der Abbrandköpfe 5 und Behinderungen der Schaltstiftbewegung zur Folge haben könnte, zu befürchten wären.
Der Abstand R des Steges 6 von der Schaltachse 1 und die Länge L desselben können im Gegenteil so eingestellt werden, dass die gegenseitige Anziehung der Kontaktfinger 4 bei den üblicherweise zu erwartenden Stromstärken den aufgrund der elastischen Auslenkung der Kontaktfinger 4 von denselben gegen den Schaltstift 2 ausgeübten Kontaktdruck auf erwünschte Weise verstärkt und insbesondere die zwischen diesen Teilen wirksamen Kontaktabhebekräfte ungefähr kompensiert. Eine derartige Kompensation bleibt über alle Schwankungen der Stromstärke erhalten, da Kontaktabhebekräfte und Anziehungskräfte in gleicher Weise von derselben abhängen. Bei der weiteren Bewegung des Schaltstiftes 2 wird derselbe aus dem Kranz der Kontaktfinger 4 gezogen und die Abbrandköpfe 5 derselben bewegen sich gegen die Schaltachse 1, bis die Stege 6 an der Stützfläche 9 anliegen. Weitere radiale Bewegung der Kontaktfinger 4 gegen die Schaltachse 1 unter dem Einfluss der gegenseitigen Anziehung der Strombahnen durch die Stege 6 ist damit unterbunden.
Zwischen den Abbrandköpfen 5 und der Spitze 3 des Schaltstiftes 2 entsteht, sobald der letztere aus dem Kranz der Kontaktfinger 4 gezogen wird, ein Lichtbogen 11. Er wird z. B. mittels nicht dargestellter Blaskolben beblasen, wobei das Gas durch die Düse 10 abfliesst, so dass er beim nächsten Stromnulldurchgang gelöscht wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Abbrandschaltanordnung gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung entspricht, was das erste Schaltstück betrifft, vollständig der ersten Ausführungsform. Das zweite Schaltstück umfasst jedoch zusätzlich zum Schaltstift 2 eine Abbrandkontaktanordnung, die wiederum genau dem ersten Schaltstück entspricht mit Kontaktfingern 4' mit Abbrandköpfen 5', die in der Einschaltstellung mit ihren eine zweite Kontaktzone bildenden Innenflächen gegen die Umfangsfläche des Schaltstiftes 2 drücken, wobei die Kontaktfinger 4' wiederum an Stege 6' um ca. 90° abgewinkelt anschliessen und über dieselben und ein Gehäuseteil 7' mit dem zweiten elektrischen Anschluss verbunden sind, so dass die Kontaktfinger 4' zugleich die Funktion einer Gleittulpe wahrnehmen. Die Stege 6' liegen in der Ausschaltstellung wiederum an einer Stützfläche 9' an, die von der Aussenseite eines Stützkörpers 8' gebildet wird, welcher zugleich eine die Schaltachse 1 umgebenden Düse 10' bildet.
Bei der Ausschaltung kommutiert, sobald der Schaltstift 2 aus dem Kranz der Kontaktfinger 4' gezogen wird, der Lichtbogen 11 von dessen Spitze 3 auf die Abbrandköpfe 5' der Kontaktfinger 4', so dass er dann zwischen denselben und den Abbrandköpfen 5 der Kontaktfinger 4 des ersten Schaltstücks brennt. Bei der Beblasung des Lichtbogens 11 fliesst das Gas durch beide Düsen 10, 10' ab, was seine rasche Löschung begünstigt.
Die Abbrandschaltanordnung gemäss der in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung entspricht sonst vollständig derjenigen gemäss der zweiten Ausführungsform, doch sind den Kontaktfingern 4, 4' jeweils Abbrandringe 12, 12' vergeordnet. Sie bilden Teile von topfförmigen Abschirmungen 13, 13', die, mit den Stegen 6 bzw. 6' elektrisch leitend verbunden, jeweils die übrigen Teile der Schaltstücke umgeben und vollständig abschirmen. Bei der Ausschaltung kommutiert der Lichtbogen 11 rasch von den Abbrandköpfen 5 der Kontaktfinger 4 auf den Abbrandring 12, während er von der Spitze 3 des Schaltstiftes 2 im wesentlichen auf den Abbrandring 12' kommutiert, was den Abbrand der Kontaktfinger 4, 4' verringert und somit ihre Lebensdauer erhöht.
Die in Fig. 4 dargestellte Abbrandschaltanordnung gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau derjenigen nach der ersten Ausführungsform, doch sind die Kontaktfinger 4, aus denen das erste Schaltstück besteht, so ausgerichtet, dass sie mit der Schaltachse 1 in Einschaltrichtung gesehen einen Winkel α von ca. 65° einschliessen. Sie bestehen, mit Ausnahme der verhältnismässig langen Abbrandköpfe 5, aus federelastischem hochleitendem Material, sind gerade und direkt bis an das Gehäuseteil 7 geführt und an demselben verankert, so dass sie zusammen ein etwa trichterförmiges Kontaktteil bilden.
Auch hier ist dadurch, dass die Strompfade von der Kontaktzone, d. h. den den Schaltstift 2 berührenden Innenseiten der Abbrandköpfe 5 ausgehend rasch auseinanderstreben, die gegenseitige Anziehung der Kontaktfinger 4 reduziert. Sie lässt sich wiederum über die Länge R' der radialen Komponente ihrer Erstreckung und des Radius R0 des Schaltstiftes 2 sowie die Länge L' der axialen Komponente ihrer Erstreckung so einstellen, dass sie nicht zu Beschädigungen der Kontaktfinger, überhöhten Abrieb der Abbrandköpfe 5 oder Behinderungen der Schaltstiftbewegung führt, aber einen Beitrag zur Aufbringung eines ausreichenden Kontaktdruckes, insbesondere eine Kompensation der Kontaktabhebekräfte leistet. Der Stützkörper 8 bildet in diesem Fall eine kegelstumpfmantelförmige Stützfläche 9, welche mit Abstand unterhalb der Kontaktfinger 4 liegt und deren Beweglichkeit gegen die Schaltachse 1 begrenzt. Der Verlauf einer Ausschaltung entspricht dem im Zusammenhang mit der Abbrandschaltanordnung gemäss der ersten Ausführungsform der Erfindung geschilderten.
Bei einer in Fig. 5 dargestellten Abbrandschaltanordnung gemäss einer fünften Ausführungsform der Erfindung entspricht der grundsätzliche Aufbau wiederum dem der Abbrandschaltanordnung gemäss der ersten Ausführungsform der Erfindung. Statt Kontaktfingern sind jedoch als Kontaktelemente Kontaktstücke 4" vorgesehen, die vorzugsweise genau radial verschiebbar in entsprechenden radialen, gegen die Schaltachse 1 offenen Ausnehmungen 14 eines dieselbe umgebenden Halterings 15 gelagert sind, welcher am Gehäuseteil 7 befestigt und über dasselbe mit dem ersten elektrischen Anschluss elektrisch leitend verbunden ist und welcher auch die Düse 10 bildet. Der Haltering 15 ist im übrigen massiv ausgebildet und besteht aus elektrisch leitfähigem Material. An der Innenseite und auch an der in der Ausschaltstellung gegen das Gegenschaltstück, den Schaltstift 2 gerichteten Seite ist er mit einer Verkleidung 16 aus abbrandresistentem Material versehen.
Die Kontaktstücke 4" ragen lediglich mit wenigstens an ihren vorderen Enden abbrandresistenten Spitzen 17 durch entsprechende Oeffnungen in der Verkleidung 16, während dieselbe einen Anschlag für vordere Schultern ihrer breiteren Körper 18 bilden. Der elektrische Kontakt mit dem Haltering 15 ist durch Kontaktlamellen 19 hergestellt. Mittels eines gegen seine Rückseite drückenden Federelements, nämlich einer Spiralfeder 21, welche an einer die Ausnehmung 14 abschliessenden Aussenverkleidung 20 des Halterings 15 abgestützt ist, ist das Kontaktstück 4" jeweils mit einer radial gegen die Schaltachse 1 wirkenden Kraft beaufschlagt.
Auch hier sind die Strompfade von der Kontaktzone, d. h. den den Schaltstift 2 berührenden vorderen Enden der Spitzen 17 der Kontaktstücke 4" weg radial nach aussen geführt, so dass die elektromagnetischen Kräfte, die sie gegeneinander ausüben, keinen nennenswerten Einfluss auf den Anpressdruck haben, mit dem die Kontaktstücke 4" gegen die Umfangsfläche des Schaltstiftes 2 drücken. Der erforderliche Kontaktdruck wird durch die Spiralfeder 21 aufgebracht. Beim Ausschalten kommutiert der zwischen der Spitze 3 des Schaltstifts 2 und den Spitzen 17 der Kontaktstücke 4" gezogene Lichtbogen 11 sofort von den letzteren auf die Verkleidung 16, deren ausschaltseitiger Endbereich somit die Funktion eines den Kontaktstücken 4" vorgeordneten Abbrandrings erfüllt.
Die in Fig. 6 dargestellte Abbrandschaltanordnung gemäss einer sechsten Ausführungsform der Erfindung entspricht weitgehend der vorstehend beschriebenen, doch sind die Ausnehmungen 14 durchgehend ausgebildet und die Körper 18 der Kontaktstücke 4" so lang, dass sie etwas über die Aussenseite des Halterings 15 hinausragen. Als Federelement ist jeweils eine Blattfeder 22 vorgesehen, welche gegen die Rückseite des Kontaktstücks 4" drückt.
Die in Fig. 7 dargestellte Abbrandschaltanordnung gemäss einer siebten Ausführungsform der Erfindung entspricht wiederum der vorstehend beschriebenen, doch sind die Kontaktstücke 4" von gleichbleibendem Durchmesser und jeweils in Gleitführungen 23 geführt, die in den Ausnehmungen 14 angebracht sind. Auch ist der elektrische Kontakt mit dem Haltering 15 hier jeweils über ein flexibles Band 24 aus hochleitendem Material hergestellt, dessen eines Ende mit der Rückseite des Kontaktstücks 4" elektrisch leitend verbunden, insbesondere verschweisst ist, während das andere Ende mit dem Haltering 15 elektrisch leitend verbunden ist.
Gemäss einer in Fig. 8a-c dargestellten achten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Schaltstück als starrer erster Schaltring 25 aus abbrandresistentem Material ausgebildet, welcher im Gehäuse befestigt und über dasselbe auch elektrisch leitend mit dem ersten elektrischen Anschluss verbunden ist. Das zweite Schaltstück umfasst einen Schaltstift 2, der, über ein in Ausschaltrichtung beschränkt komprimierbares Tellerfedernpaket 26 abgestützt, axial verschiebbar an einer Halterung 27 befestigt ist, die durch einen nicht dargestellten Schaltantrieb längs der Schaltachse 1 verschoben werden kann, sowie ein Kontaktteil, das als Kreisringscheibe 28 aus hochleitfähigem federelastischem Material, z. B. CuBe oder CuCrZr ausgebildet ist. Es weist einen durchgehenden Aussenring 29 auf, der mit dem Gehäuseteil 7 verschraubt ist und sechs durch von der mittigen Oeffnung bis zum Aussenring 29 durchgehende radiale Schlitze 30 getrennte Sektoren 31 als Kontaktelemente. Jeder der Sektoren 31 der Kreisringscheibe 28 trägt an seinem Innenrand einen aus abbrandresistentem Material bestehenden Sektor 32 eines zweiten Schaltrings 33. Ueber das Gehäuseteil 7 ist der Aussenring 29, mit dem zweiten elektrischen Anschluss elektrisch leitend verbunden.
Der Schaltstift 2 weist, gegenüber seiner Spitze um etwa den Abstand zwischen dem ersten Schaltring 25 und dem zweiten Schaltring 33 in Ausschaltrichtung versetzt, eine umlaufende Schulter 34 auf. In der Einschaltstellung liegt die Spitze des Schaltstiftes 2, vom komprimierten Tellerfedernpaket 26 mit einem ausreichenden Kontaktdruck beaufschlagt, an der Frontseite des ersten Schaltrings 25 rundum an, während die Schulter 34 gegen eine Kontaktzone am zweiten Schaltring 33 drückt und die Sektoren 32 desselben unter elastischer Deformation der Sektoren 31 der Kreisringscheibe 28 axial in Einschaltrichtung leicht auslenkt, so dass durch die elastischen Rückstellkräfte der Sektoren 31 auch hier ein ausreichender Kontaktdruck gegeben ist.
Wegen der im wesentlichen radialen Richtung der Teilströme durch die Sektoren 31 treten an der Kreisringscheibe 28 keine elektromagnetischen Kräfte auf, die sich wesentlich auf den Kontaktdruck auswirken könnten. Im Bereich des ersten Schaltstücks besteht wegen der starren Ausbildung des ersten Schaltrings 25 ohnedies keine Gefahr von Deformationen oder sonstigen Beschädigungen durch elektromagnetische Kräfte.
Beim Ausschalten wird zwischen dem ersten Schaltring 25 und der Spitze des Schaltstiftes 2 ein Lichtbogen gezogen. Sobald die Spitze des Schaltstiftes 2 den zweiten Schaltring 33 passiert, springt der Lichtbogenfusspunkt von ersterem auf letzteren über. Der nun den ersten Schaltring 25 und den zweiten Schaltring 33 verbindende Lichtbogen wird seitlich beblasen, wobei das Gas durch die beiden Schaltringe entweicht.
Die in Fig. 9 schematisch dargestellte Abbrandschaltanordnung gemäss einer neunten Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich ausgebildet wie die vorstehend geschilderte.
Allerdings ist hier das erste Schaltstück als vom inneren Rand her geschlitzte erste Kreisringscheibe 35 aus hochleitendem federelastischem Material ausgebildet. Der Schaltstift 2 ist starr an einer nicht dargestellten durch einen Schaltantrieb längs der Schaltachse 1 verschiebbaren Halterung befestigt und über eine Gleittulpe 36 mit dem zweiten elektrischen Anschluss elektrisch leitend verbunden. Die elastische Rückstellkraft der ersten Kreisringscheibe 35, deren Innenrand 37 aus abbrandresistentem Material eine in der Einschaltstellung axial in Einschaltrichtung leicht ausgelenkte Kontaktzone bildet, stellt einen ausreichenden Kontaktdruck sicher. Das zweite Schaltstück umfasst eine mit dem zweiten elektrischen Anschluss elektrisch leitend verbundene starre zweite Kreisringscheibe 38 aus abbrandresistentem Material, deren Innendurchmesser nur geringfügig grösser ist als der Durchmesser des Schaltstiftes 2. Sie wirkt als Abbrandring, auf den beim Ausschalten der eine Lichtbogenfusspunkt vom Schaltstift 2 überspringt.
Bezugszeichenliste
1
Schaltachse
2
Schaltstift
3
Spitze des Schaltstiftes 2
4, 4'
Kontaktfinger
4"
Kontaktstücke
5, 5'
Abbrandköpfe
6, 6'
Stege
7, 7'
Gehäuseteile
8, 8'
Stützkörper
9, 9'
Stützflächen
10, 10'
Düsen
11
Lichtbogen
12, 12'
Abbrandringe
13, 13'
Abschirmungen
14
Ausnehmungen
15
Haltering
16
Verkleidung des Halterings 15
17
Spitze des Kontaktstücks 4"
18
Körper des Kontaktstücks 4"
19
Kontaktlamellen
20
Aussenwand des Halterings 15
21
Spiralfedern
22
Blattfedern
23
Gleitführungen
24
Band
25
erster Schaltring
26
Tellerfedernpaket
27
Halterung
28
Kreisringscheibe
29
Aussenring der Kreisringscheibe 28
30
Schlitze in Kreisringscheibe 28
31
Sektoren der Kreisringscheibe 28
32
Sektoren des zweiten Schaltrings 33
33
zweiter Schaltring
34
Schulter des Schaltstiftes 2
35
erste Kreisringscheibe
36
Gleittulpe
37
Innenrand der ersten Kreisringscheibe 35
38
zweite Kreisringscheibe

Claims (20)

  1. Abbrandschaltanordnung mit, in einem Gehäuse, einem ersten Schaltstück, welches mindestens in einer Einschaltstellung mit einem ersten elektrischen Anschluss verbunden ist und einem zweiten Schaltstück, welches mindestens in der Einschaltstellung mit einem zweiten elektrischen Anschluss verbunden ist und welches einen Schaltstift (2) umfasst, welcher mittels eines Schaltantriebs längs einer Schaltachse (1) relativ zum ersten Schaltstück zwischen der Einschaltstellung, in welcher das erste Schaltstück den Schaltstift (2) berührt, so dass die Abbrandschaltanordnung einen Strompfad zwischen dem ersten elektrischen Anschluss und dem zweiten elektrischen Anschluss schliesst und einer Ausschaltstellung, in welcher der Schaltstift (2) vom ersten Schaltstück beabstandet ist, umstellbar ist, mit mindestens einem Kontaktteil, das einem der Schaltstücke angehört und welches mit einer die Schaltachse umgebenden Kontaktzone in der Einschaltstellung den Schaltstift (2) berührt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil die Schaltachse (1) kranzartig umgibt und sich von einem Innenrand, welcher die Kontaktzone bildet, ausgehend derart erweitert, dass es mit der Schaltachse (1) einen Winkel von mindestens 45° einschliesst.
  2. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Schaltachse (1) und dem Kontaktteil mindestens 60° beträgt.
  3. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil mindestens annähernd radial von der Schaltachse (1) nach aussen gerichtet ist.
  4. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone in der Einschaltstellung unter der Einwirkung des Schaltstiftes (2) elastisch ausgelenkt ist.
  5. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil aus mehreren mindestens annähernd gerade gegen die Schaltachse (1) gerichteten Kontaktelementen besteht.
  6. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktelement als länglicher Kontaktfinger (4, 4') ausgebildet ist.
  7. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone in der Einschaltstellung im wesentlichen radial ausgelenkt ist und den Schaltstift (2) an seiner Umfangsfläche berührt.
  8. Abbrandschaltanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktfinger (4, 4') an einen Steg (6, 6') aus flexiblem, insbesondere federelastischem elektrisch leitendem Material, welcher mindestens einen Teil der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Kontaktfinger (4, 4') und dem entsprechenden elektrischen Anschluss bildet, abgewinkelt anschliesst.
  9. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6, 6') jeweils mindestens annähernd parallel zur Schaltachse (1) und an seinem dem Kontaktfinger (4, 4') abgewandten Ende fest verankert ist.
  10. Abbrandschaltanordnung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktfinger (4) mindestens annähernd gerade ist, mindestens über einen Teil seiner Länge aus flexiblem, insbesondere federelastischem Material besteht und an seinem der Schaltachse (1) abgewandten Ende fest verankert ist.
  11. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktfinger (4) schräg gegen die Schaltachse (1) gerichtet ist.
  12. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (6) bzw. der Kontaktfinger (4, 4') in der Ausschaltstellung an einer nach aussen weisenden Stützfläche (9, 9') anliegt.
  13. Abbrandanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente jeweils als radial verschieblich in einer in der Einschaltstellung den Schaltstift (2) umgebenden Halterung gelagerte Kontaktstücke (4") ausgebildet sind.
  14. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung als die Schaltachse (1) umgebender Haltering (15) ausgebildet ist mit mindestens gegen die Schaltachse (1) offenen radialen Ausnehmungen (14) zur Aufnahme der Kontaktstücke (4").
  15. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone in der Einschaltstellung im wesentlichen axial ausgelenkt ist und den Schaltstift (2) an einer im wesentlichen gegen die Einschaltrichtung weisenden Stossfläche berührt.
  16. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente durch Schlitze (30) getrennte Sektoren (31) einer Kreisringscheibe (28) aus federelastischem Material umfassen, an deren Innenrand die Kontaktzone angeordnet ist.
  17. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (30) radial verlaufen.
  18. Abbrandschaltanordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisringscheibe (28) einen geschlossenen Aussenring (29) umfasst.
  19. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossfläche von einer umlaufenden Schulter (34) des Schaltstiftes gebildet wird.
  20. Abbrandschaltanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossfläche von der Spitze (3) des Schaltstiftes (2) gebildet wird.
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