EP1901324B1 - Vacuum switch - Google Patents

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EP1901324B1
EP1901324B1 EP07014808A EP07014808A EP1901324B1 EP 1901324 B1 EP1901324 B1 EP 1901324B1 EP 07014808 A EP07014808 A EP 07014808A EP 07014808 A EP07014808 A EP 07014808A EP 1901324 B1 EP1901324 B1 EP 1901324B1
Authority
EP
European Patent Office
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switching
vacuum switch
main spring
latching bar
rod
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.)
Active
Application number
EP07014808A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1901324A2 (en
EP1901324A3 (en
Inventor
Vladimir Matena
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.)
Schaltbau GmbH
Original Assignee
Schaltbau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaltbau GmbH filed Critical Schaltbau GmbH
Publication of EP1901324A2 publication Critical patent/EP1901324A2/en
Publication of EP1901324A3 publication Critical patent/EP1901324A3/en
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Publication of EP1901324B1 publication Critical patent/EP1901324B1/en
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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
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3031—Means for locking the spring in a charged state
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
    • H01H3/3026—Charging means in which the closing spring charges the opening spring or vice versa

Definitions

  • the invention relates to a vacuum switch for railway operation with at least two switching contacts and a drive system with at least one switching contact moving shift rod, wherein the drive system, a shift rod from an open position into a switch position convertible main spring, a drive for biasing the main spring and a locking mechanism for locking the Main spring in the prestressed state includes.
  • Such vacuum switches are used as main switches for rail vehicles, for example for AC operation.
  • the vacuum switches are therefore designed for a high number of operations, about 250,000 operations.
  • the vacuum switches are mounted on the roof of the vehicle and connect the pantograph to the main transformer. Currents up to 1000 A and voltages in the range of 15 kV to 25 kV are switched. Furthermore, these vacuum switches serve as protection against short circuits and overcurrents as well as overvoltages.
  • Such pneumatic drives have a number of disadvantages. Extensive treatment of the air with water separators and dust collectors is necessary to prevent dirt and moisture from being carried along. Therefore, the compressed air system takes up a lot of space.
  • the pneumatic systems are also maintenance-intensive and problem-prone especially at low temperatures. After a long service life of the rail vehicle, problems can occur with the compressed air supply, ie the pressure of the compressed air system can drop so far that the pressure required for switching is no longer reached.
  • the switch-on spring is designed as a tension spring and mounted on an eccentric arranged on the switch-on shaft.
  • On the switch shaft also designed as a latch locking mechanism for locking the main spring in the prestressed state and a cam are arranged.
  • the switch-on of the vacuum switch is triggered by the pawl is released.
  • the closing spring contracts, via the eccentric, the closing shaft and thus the cam plate mounted thereon is rotated.
  • the cam then comes with a switch lever or a shift rod in operative connection. Subsequently, the closing spring is cocked again to prepare for another switch-on.
  • a drive such as an electric motor or a hand-wound shaft.
  • the movement of the motor or the hand-wound shaft is transmitted via a spur gear to the closing shaft.
  • the last spur gear of the spur gear is arranged via a freewheel bearing on the switch-on shaft.
  • the invention provides that the drive system further comprises a pivotally mounted latching bolt, wherein the latching bolt is arranged longitudinally displaceable at least in a pivoting locking position such that the shift rod by means of the locking bolt during transfer from the open position to the switch position is releasable and lockable in the switching position, and the shift rod can be released in a pivot unlocking position of the locking bolt by pivoting the locking latch for transferring from the switching position to the open position.
  • the drive system comprises a drive coupled to a spring accumulator.
  • the main spring can be biased by the drive during operation and locked in the prestressed state. For closing the switch contacts of the vacuum switch therefore only low energy is needed to open the lock of the main spring. Even after a longer service life no switch-on problems occur.
  • the main spring the stored spring energy, relaxes is transferred to the shift rod, so that the shift rod is transferred from the open position to the shift position.
  • the spring force of the main spring changes over the spring travel, so that the desired opening dynamics is achieved.
  • the latch bolt moves in the longitudinal direction, so that the shift rod can be brought into the shift position. This dampens the upward movement.
  • To transfer the shift rod in the open position of the latch bolt is pivoted. In the swivel locking position, the latch locks a movement down, absorbs shocks occurring during driving and prevents accidental opening of the switch contacts.
  • the drive may be an electric motor drive.
  • the disadvantages associated with the pneumatic system such as the air treatment, the large space requirement and the problems with temperature fluctuations are avoided.
  • the locking latch has an electric holding magnet for locking the locking bolt in the pivot locking position and unlocking the locking bolt in the Schwenkentriegelungs ein, wherein the latch bolt is locked in the current-carrying state of the Elektrohaltemagneten and unlocked in the de-energized state of the Elektrohaltemagneten.
  • the vacuum switch is fail-safe. If a power failure occurs, the electric holding magnet triggers the locking of the locking bolt, the latching bolt opens, the switching rod is transferred to the open position, the switching contacts are opened and are in a safe state.
  • the electric holding magnet is arranged on the end of the locking bar facing away from the switching rod.
  • the latching bolt has a spring acting in the direction of longitudinal displacement of the latching bolt.
  • the spring is preferably a compression spring, but it is also conceivable to use tension springs.
  • the locking latch and the shift rod on each other associated ramps which are arranged adjacent to each other during transfer of the shift rod from the open position to the switching position.
  • the oblique ramps the longitudinal displacement of the locking bolt is facilitated in the transfer of the shift rod from the open position to the switching position.
  • the selector rod and the latch bolt slide easier past each other.
  • the shift rod may have an undercut, in which the latch bolt is locked in the switching position.
  • This undercut can also be formed by the end face of the shift rod.
  • the latching bolt engages in the shift rod, when this has reached the switching position and thus prevents the shift rod slips back into the open position. Even when generated by operating shocks accidental opening of the switch contacts can be avoided by this positive connection.
  • the latching bolt is connected to a damper. With this damper, the pivotal movement of the locking bolt is attenuated in both end positions, to avoid hard abutment of the armature of the electric holding magnet at an upper stop and on the Elektrohaltemagneten.
  • the shift rod has a return mechanism for transferring the shift rod in the open position.
  • the latch bolt is in the Schwenkentriegelungs ein, the shift rod is moved by the return mechanism in the open position and the switch contacts are opened.
  • the return mechanism at least the force is applied, which is required to pivot the locking bolt in the Schwenkentriegelungs ein and possibly open glued contacts.
  • the return mechanism may comprise at least one return spring.
  • the opening of the switch contacts is done by stored energy.
  • compression springs are used as return springs, which are compressed in the switching position and are relaxed in the open position. But it is also conceivable to use tension springs.
  • a further advantageous embodiment provides that the main spring is connected by means of a switching state dependent acting coupling device with the shift rod such that the main spring and the shift rod are coupled during transfer of the shift rod from the open position to the shift position and decoupled in the shift position.
  • the coupling device makes it possible that the main spring is only temporarily connected to the shift rod. Thereby, the main spring can be biased in the switching position of the shift rod, without acting on the shift rod.
  • the energy stored in the main spring is greater than the energy required to transfer the shift rod from the open position to the shift position. Due to the active decoupling, the main spring can swing out after the transfer of the shift rod to the closed position and reduce the residual energy. This residual energy does not have to be collected in other components of the vacuum switch.
  • the electromotive drive is connected by means of a shaft to the main spring. In this way, a very simple connection between the main spring and the motor shaft is achieved.
  • the main spring may be arranged with an end region eccentrically on the shaft. In the prestressed state, therefore, the spring exerts a torque on the shaft, so that it rotates upon release of the locking mechanism and the stored energy in the main spring is transmitted via the coupling device to the shift rod.
  • the coupling device may comprise a coupling gear, wherein the main spring is connected by means of the linkage with the shift rod.
  • the coupling mechanism may comprise at least one arranged on the shaft cam. In this way, it is easily possible that the main spring is only temporarily connected to the switching rod when the shaft rotates.
  • the cam is operatively connected during the transfer of the shift rod from the open position into the shift position with a lever connected to the shift rod.
  • the cam engages one end of the lever and moves that end down.
  • the other end of the lever is connected to the shift rod and is therefore moved upwards. Due to the leverage achieved by the use of a weaker main spring is possible.
  • the cam is designed so that it is operatively connected to the lever in an angular range of at most 240 °. This will ensure that the cam, when the main spring is biased by means of the shaft and the electric motor drive, does not engage with the lever.
  • a further preferred embodiment provides that the locking mechanism has an electrical release magnet and the locking mechanism is unlocked in the current-carrying state of the electrical release magnet.
  • a reliable vacuum switch is provided: in the de-energized state, the retaining spring is locked by the locking mechanism and the switching contacts therefore remain in the open position. In this locking state no holding energy is needed. To turn on the vacuum switch only a small turn-on energy is needed, which is needed to activate the trigger magnet, thus opening the locking mechanism and thereby transfer the energy stored in the main spring on the shift rod.
  • the locking mechanism has a first pawl connected to the main spring and a second pawl connected to the electrical triggering magnet, wherein the first pawl engages the second pawl in the locked state.
  • the electrical release magnet When the electrical release magnet is energized, the second pawl is retracted by the trigger magnet, thereby unlocking the first pawl and transferring the stored spring energy to the shift rod.
  • a further expedient embodiment provides that the switching rod is connected via a knee joint with at least one of the switching contacts. In this way, a favorable arrangement of the vacuum switch on the vehicle roof is possible.
  • a variant provides that the knee joint comprises a spring gear and the switching contacts are adjustable by means of the spring gear. As a result, no readjustment of the springs or the knee joint is necessary, whereby a low-maintenance construction is achieved.
  • This method enables safe switching of the vacuum switch.
  • To open the switch contacts the locking latch is transferred to the Schwenkentriegelungs ein and pivoted about a pivot point.
  • Fig. 1 is a side view of a vacuum switch 1 is shown.
  • a vacuum switch 1 is used for example in rail vehicles for connecting the pantograph to the main transformer.
  • the vacuum switch 1 comprises a switching part 2, in which a vacuum switching chamber is arranged.
  • the vacuum interrupter chamber has switching contacts which are closed and opened via a drive system 3.
  • a vacuum switch 1 is attached to a mounting base plate 4 on the roof of the rail vehicle.
  • the drive system 3 can be mounted on the mounting base plate 4, ie on the vehicle outside, or under the mounting base plate 4, ie on the vehicle interior side.
  • the on the outside of the vehicle arranged components are surrounded by insulators 30 and are protected from environmental influences.
  • the drive system 3 has a switching rod 5 which is connected to at least one of the switching contacts; to move this to switch the vacuum switch 1.
  • the drive system 3 further comprises a main spring 6, with which the shift rod 5 from an open position in which the switch contacts are opened, in a switching position in which the switch contacts are closed, can be transferred.
  • the main spring 6 is preferably a tension spring, which in Fig. 1 is shown in the relaxed state.
  • the main spring 6 is connected at its one end 7 to the mounting base plate 4. At its other end 8, the main spring 6 is eccentrically connected to a shaft 9.
  • the shaft 9 is connected to an electromotive drive 10 (see Fig. 4 ). By means of the electromotive drive 10, the shaft 9 is rotated and the eccentrically connected to the shaft 9 main spring 6 biased to store spring energy.
  • Fig. 2 is an intermediate state when clamping the main spring shown
  • the prestressed state of the main spring 6 is in Fig. 3 shown.
  • the main spring 6 is locked via a locking mechanism 11.
  • no holding energy In the locked state of the main spring 6 no holding energy must be provided.
  • the main spring 6 is connected to the shift rod 5 via a coupling device which brings the main spring 6 only temporarily, ie only in a certain angular range during rotation of the shaft 9, with the shift rod 5 in operative connection (see Fig. 5-7 ).
  • the operative connection between the main spring 6 and the shift rod 5 then exists when the shift rod 5 is transferred from the open position to the shift position.
  • the shift rod 5 is in the switching position, the main spring 6 and the shift rod 5 are decoupled.
  • At least one cam 12 is also arranged on the shaft 9.
  • the cam 12 is arranged on the shaft 9 so that it is positioned in the prestressed state of the main spring 6 adjacent to a lever 13 connected to the shift rod 5 and rotatable about a pivot point arranged between the cam 12 and the shift rod 5.
  • the locking mechanism 11 is arranged so that the main spring 6 acting eccentrically on the shaft 9 is locked in the prestressed state above its dead point (see Fig. 5 ).
  • the electromotive drive 10 is connected to a snap-action switch, which is arranged shortly above the dead center of the main spring 6. If the main spring 6 passes the dead center, the snap-action switch switches off the electric motor 10 and the main spring 6 is pulled by its spring energy against the locking mechanism 11. The main spring 6 therefore exerts a torque on the shaft 9, which has the same direction of rotation, as the biasing movement of the rotary shaft.
  • the cam 12 acts on the lever 13, so that the shift rod 5 from the open position in the Shift position is shifted.
  • the cam 12 is designed so that it comes over a maximum of an angle of 240 ° with the lever 13 into contact.
  • the cam 12 does not come into contact with the lever 13, so that the shift shaft 5 is decoupled in this state from the main spring 6 (see Fig. 6 and Fig. 7 ).
  • the locking mechanism 11 on a latch system is arranged by means of a first pawl 14 on the shaft 9. This pawl 14 is in the locked state of the main spring 6 at a second pawl 15 at.
  • the second pawl 15 is connected to an electrical release magnet 16, which attracts the pawl 15 in the current-carrying state.
  • the locking mechanism 11 further includes a spring (not shown) which pushes the pawl 15 outwardly when the triggering magnet 16 is de-energized.
  • the shift rod 5 is connected via a knee joint 17 with the switch contacts.
  • the knee joint 17 comprises a spring gear 18, which adjusts the switch contacts self-regulating. When the contacts burn, the springs of the spring gear 18, the switch contacts continue against each other and ensure that the minimum contact pressure is not exceeded. It is therefore no maintenance or adjustment the switching contacts necessary.
  • the shift rod 5 has a return mechanism, for example, return springs 26, which are biased during the transfer of the shift rod 5 from the open position to the shift position. By means of the spring energy stored in the return springs 26, the switching contacts can be opened again.
  • the drive system 3 further comprises a locking latch 19 which locks the shift rod 5 in the switching position.
  • This locking bar 19 is in the FIGS. 8 to 10 shown in detail.
  • Fig. 8 shows the interaction of the locking latch 19 and the shift rod 5 in the transfer of the shift rod 5 from the open position to the switching position.
  • the latching bolt 19 has an electrical holding magnet 20 with a magnet armature 21.
  • the electrical holding magnet 20 is connected via a lever 31 with the locking bolt 19. This lever 31 may be resilient. In the current-carrying state, the electrical holding magnet 20 attracts the magnet armature 21 and locks the latching bolt 19 in a pivotal locking position.
  • the ramp 22 arranged on the shift rod 5 comes into contact with the run-up ramp 23 of the latch bolt.
  • the ramps 22, 23 facilitate the sliding of the switching rod 5 against each other on the latching bolt 19.
  • the latching bolt 19 is longitudinally displaced and pressed against a spring 24.
  • the shift rod 5 has an undercut 25 into which the latch bolt 19 engages when the shift rod reaches the shift position.
  • the undercut 25 is the end face of the shift rod 5.
  • the latching of the locking latch 19 in the undercut 25 is effected in that the spring 24 presses the latch bolt 19 in the undercut 25.
  • the undercut 25 and the spring 24 are formed so that the locking bolt 19 does not slip so far from the undercut even with vibrations in railway operation that the shift rod 5 is unlocked.
  • the return springs 26 exert a force on the shift rod 5, which presses them down against the latch bolt 19 when the shift rod 5 is in the shift position (see Fig. 9 ).
  • the latching bolt 19 When the switch contacts are opened, the electrical holding magnet 20 is de-energized, so that the attraction of the armature 21 is removed (see Fig. 10 ).
  • the latching bolt 19 is now in a Schwenkentriegelungs ein.
  • the return springs 26 push the shift rod 5 down, so that the latching bolt 19 is pivoted about its pivot point 27.
  • the lower end 28 of the locking bolt 19 moves downward, releases from the undercut 25 of the shift rod 5 and releases the shift rod 5.
  • the shift rod 5 is pressed by the return springs 26 in the open position.
  • the latching bolt 19 has a damper 29.
  • the main spring 6 In the standby state, the main spring 6 is in the prestressed state and is held by the locking mechanism 11 in this state, the switch contacts are open, the shift rod 5 is in the open position. If the switching command is given, the electrical holding magnet 20 is connected to the power supply, therefore attracts the armature 21 and locks the latch bolt 19 in the pivotal locking position. The battery voltage is applied to the electrical release magnet 16 and thereby the pawl 15 of the locking mechanism 11 retracted. As a result, the pawl 14 is unlocked, the main spring 6 contracts and rotates the shaft 9. The cam 12 engages with the lever 13, whereby the shift rod 5 is moved upward and is transferred from the open position to the switching position.
  • the shaft 9 Since the stored energy in the main spring 6 is greater than the energy required to transfer the shift rod 5 from the open position to the shift position, the shaft 9 is further rotated by the remaining spring energy and the main spring 6 settles in a relaxed position. The remaining spring energy does not have to be included in components of the vacuum switch. The switching contacts are now closed and the vacuum switch 1 is thus in its operating state. This is followed by a start of the electromotive drive 10, which biases the main spring 6 by means of the shaft 9 again. Exceeds the pawl 14 the dead center of the main spring 6 and passes the snap-action switch, the electric motor drive 10 is turned off by the snap-action switch. The pawl 14 is pulled over the main spring 6 against the pawl 15 and not driven against it with full engine power. The prestressed main spring 6 is held in the prestressed state via the locking mechanism 11.
  • the vacuum switch 1 is characterized in that it has a fully electro-mechanical, compressed air-independent drive. Therefore, there can be no problems at vehicle start due to insufficient pressure of the compressed air. Since the switching operation is started by the energy stored in the main spring 6, it is also possible to switch on with a low battery voltage.
  • the vacuum switch 1 can also be easily installed for retrofit applications, since no additional facilities, such as compressed air lines, water separators or dust collectors are needed. The independence from compressed air also enables safe operation even at extreme temperatures and reduces maintenance costs.
  • the vacuum switch 1 has a double failsafe principle: in the event of a power failure, the electric holding magnet 20 of the latching bolt 19 opens and transfers the latching bolt 19 in the Schwenkentriegelungs ein, so that the switch contacts are forcibly opened. The electrical release magnet 16 of the locking mechanism 11 locked in the de-energized state, the pawls 14 and 15, so that no reconnection of the vacuum switch takes place.

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)
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Abstract

The vacuum switch (1) has two switch contacts and an drive system (3) with a switch rod (5) moving a switch contact. The drive system has a main spring (6) carrying the switch rod form an open position into a switching position, and a drive that is an electric motor drive, for clamping the main spring. A lock mechanism (11) for locking the main spring in clamping position and a halting latch supported in pivoted manner. The switch rod is released in a pivoted locking position of the halting latch by pivoting the halting latch for carrying the switching position into the open position. An independent claim is also included for a method for switching the switching contacts of a vacuum switch, involves positioning the switch rod into the switching position.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter für den Bahnbetrieb mit mindestens zwei Schaltkontakten und einem Antriebssystem mit einer mindestens einen Schaltkontakt bewegenden Schaltstange, wobei das Antriebssystem eine die Schaltstange von einer Offenstellung in eine Schaltstellung überführbare Hauptfeder, einen Antrieb zum Vorspannen der Hauptfeder und einen Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln der Hauptfeder im vorgespannten Zustand umfasst.The invention relates to a vacuum switch for railway operation with at least two switching contacts and a drive system with at least one switching contact moving shift rod, wherein the drive system, a shift rod from an open position into a switch position convertible main spring, a drive for biasing the main spring and a locking mechanism for locking the Main spring in the prestressed state includes.

Solche Vakuumschalter werden als Hauptschalter für Schienenfahrzeuge, beispielsweise für den Wechselstrombetrieb, eingesetzt. Die Vakuumschalter sind daher für eine hohe Schaltzahl, etwa 250.000 Schaltspiele, ausgelegt. In den meisten Fällen sind die Vakuumschalter auf dem Dach des Fahrzeugs angebracht und verbinden den Stromabnehmer mit dem Haupttransformator. Dabei werden Ströme bis 1000 A und Spannungen im Bereich von 15 kV bis 25 kV geschaltet. Weiterhin dienen diese Vakuumschalter als Schutz vor Kurzschlüssen und Überströmen sowie Überspannungen.Such vacuum switches are used as main switches for rail vehicles, for example for AC operation. The vacuum switches are therefore designed for a high number of operations, about 250,000 operations. In most cases, the vacuum switches are mounted on the roof of the vehicle and connect the pantograph to the main transformer. Currents up to 1000 A and voltages in the range of 15 kV to 25 kV are switched. Furthermore, these vacuum switches serve as protection against short circuits and overcurrents as well as overvoltages.

Üblicherweise erfolgt in solchen Vakuumschaltern der Antrieb der die Schaltkontakte bewegenden Schaltstange über einen Pneumatikantrieb. Zum Schließen der Schaltkontakte wird der Vakuumschalter daher mit Druckluft beaufschlagt. Die Schaltstange ist mit einem Kolben verbunden, der durch die Druckluft nach oben bewegt wird, die Schaltstange ebenfalls nach oben schiebt, Auslösefedern vorspannt und ein Schließen der Schaltkontakte bewirkt. Über einen Elektromagneten wird der Kolben in der Schließposition der Schaltkontakte gehalten. Zum Öffnen der Schaltkontakte wird der Elektromagnet gelöst, der Kolben löst sich und die Schaltstage wird durch die Auslösefedern nach unten verschoben.Usually, in such vacuum switches, the drive of the switching contacts moving switching rod via a pneumatic actuator. To close the switch contacts, the vacuum switch is therefore subjected to compressed air. The shift rod is connected to a piston which is moved upward by the compressed air, the shift rod also pushes upwards, biases release springs and causes the switching contacts to close. About an electromagnet, the piston is held in the closed position of the switch contacts. To open the switch contacts the solenoid is released, the piston dissolves and the shift days is shifted by the release springs down.

Solche Pneumatikantriebe weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Es ist eine aufwändige Aufbereitung der Luft mit Wasserabscheidern und Staubfängern notwendig, um zu verhindern, dass Schmutz und Feuchtigkeit mitgeführt werden. Daher hat das Druckluftsystem einen hohen Platzbedarf. Die Pneumatiksysteme sind ferner wartungsintensiv und vor allem bei tiefen Temperaturen problemanfällig. Nach längerer Standzeit des Schienenfahrzeugs kann es zu Problemen mit der Druckluftversorgung kommen, d.h. der Druck des Druckluftsystems kann soweit abfallen, dass der benötigte Druck zum Schalten nicht mehr erreicht wird.Such pneumatic drives have a number of disadvantages. Extensive treatment of the air with water separators and dust collectors is necessary to prevent dirt and moisture from being carried along. Therefore, the compressed air system takes up a lot of space. The pneumatic systems are also maintenance-intensive and problem-prone especially at low temperatures. After a long service life of the rail vehicle, problems can occur with the compressed air supply, ie the pressure of the compressed air system can drop so far that the pressure required for switching is no longer reached.

Ferner ist aus der EP 0 755 564 B1 eine Einrichtung zum Spannen der Einschaltfeder bzw. Hauptfeder von Antriebseinrichtungen für Vakuumleistungsschalter bekannt. Die Einschaltfeder ist als Zugfeder ausgebildet und auf einem auf der Einschaltwelle angeordneten Exzenter angebracht. Auf der Einschaltwelle sind ferner ein als Klinke ausgebildeter Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln der Hauptfeder im vorgespannten Zustand und eine Kurvenscheibe angeordnet. Der Einschaltvorgang des Vakuumschalters wird dadurch ausgelöst, dass die Klinke freigegeben wird. Dadurch zieht sich die Einschaltfeder zusammen, über den Exzenter wird die Einschaltwelle und damit die darauf angebrachte Kurvenscheibe gedreht. Die Kurvenscheibe kommt dann mit einem Einschalthebel bzw. einer Schaltstange in Wirkverbindung. Anschließend wird die Einschaltfeder wieder gespannt, um einen weiteren Einschaltvorgang vorzubereiten. Dies geschieht über einen Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Motor oder eine Handaufzugswelle. Dabei wird die Bewegung des Motors bzw. der Handaufzugswelle über ein Stirnradgetriebe auf die Einschaltwelle übertragen. Dazu ist das letzte Stirnrad des Stirnradgetriebes über ein Freilauflager auf der Einschaltwelle angeordnet.Furthermore, from the EP 0 755 564 B1 a device for tensioning the closing spring or main spring of drive devices for vacuum circuit breaker known. The switch-on spring is designed as a tension spring and mounted on an eccentric arranged on the switch-on shaft. On the switch shaft also designed as a latch locking mechanism for locking the main spring in the prestressed state and a cam are arranged. The switch-on of the vacuum switch is triggered by the pawl is released. As a result, the closing spring contracts, via the eccentric, the closing shaft and thus the cam plate mounted thereon is rotated. The cam then comes with a switch lever or a shift rod in operative connection. Subsequently, the closing spring is cocked again to prepare for another switch-on. This is done via a drive, such as an electric motor or a hand-wound shaft. In this case, the movement of the motor or the hand-wound shaft is transmitted via a spur gear to the closing shaft. For this purpose, the last spur gear of the spur gear is arranged via a freewheel bearing on the switch-on shaft.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vakuumschalter für den Bahnbetrieb bereitzustellen, der temperaturbeständig und druckluftunabhängig ist, mit geringer Einschaltenergie auskommt und die genauen Anforderungen an die Öffnungsdynamik erfüllt.It is therefore the object of the present invention to provide a vacuum switch for railway operation, which is temperature resistant and independent of compressed air, manages with low turn-on energy and meets the exact requirements of the opening dynamics.

Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Antriebssystem ferner einen schwenkbar gelagerten Rastriegel umfasst, wobei der Rastriegel zumindest in einer Schwenkverriegelungsstellung längsverschiebbar derart angeordnet ist, dass die Schaltstange mittels des Rastriegels beim Überführen von der Offenstellung in die Schaltstellung freigebbar und in der Schaltstellung verriegelbar ist, und die Schaltstange in einer Schwenkentriegelungsstellung des Rastriegels mittels Verschwenkens des Rastriegels zum Überführen von der Schaltstellung in die Offenstellung freigebbar ist.For this purpose, the invention provides that the drive system further comprises a pivotally mounted latching bolt, wherein the latching bolt is arranged longitudinally displaceable at least in a pivoting locking position such that the shift rod by means of the locking bolt during transfer from the open position to the switch position is releasable and lockable in the switching position, and the shift rod can be released in a pivot unlocking position of the locking bolt by pivoting the locking latch for transferring from the switching position to the open position.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem umfasst einen mit einem Federspeicher gekoppelten Antrieb. Die Hauptfeder kann mittels des Antriebs im Betrieb vorgespannt werden und in dem vorgespannten Zustand verriegelt werden. Zum Schließen der Schaltkontakte des Vakuumschalters ist daher nur geringe Energie nötig, um die Verriegelung der Hauptfeder zu öffnen. Auch nach längerer Standzeit treten keine Einschaltprobleme auf. Ist die Verriegelung gelöst, so entspannt sich die Hauptfeder, die gespeicherte Federenergie wird auf die Schaltstange übertragen, so dass die Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung überführt wird. Die Federkraft der Hauptfeder verändert sich über den Federweg, so dass die gewünschte Öffnungsdynamik erreicht wird.The drive system according to the invention comprises a drive coupled to a spring accumulator. The main spring can be biased by the drive during operation and locked in the prestressed state. For closing the switch contacts of the vacuum switch therefore only low energy is needed to open the lock of the main spring. Even after a longer service life no switch-on problems occur. When the lock is released, the main spring, the stored spring energy, relaxes is transferred to the shift rod, so that the shift rod is transferred from the open position to the shift position. The spring force of the main spring changes over the spring travel, so that the desired opening dynamics is achieved.

Durch die längsverschiebbare und schwenkbare Anordnung des Rastriegels wird ein Freigeben der Schaltstange in beide Richtungen der Schaltstangenbewegung möglich. Bei der Aufwärtsbewegung der Schaltstange verschiebt sich der Rastriegel in Längsrichtung, so dass die Schaltstange in die Schaltposition gebracht werden kann. Dadurch wird die Aufwärtsbewegung gedämpft. Zum Überführen der Schaltstange in die Offenstellung wird der Rastriegel geschwenkt. In der Schwenkverriegelungsstellung sperrt der Rastriegel eine Bewegung nach unten, nimmt im Fahrbetrieb auftretende Stöße auf und verhindert ein versehentliches Öffnen der Schaltkontakte.Due to the longitudinally displaceable and pivotable arrangement of the locking bolt releasing the shift rod in both directions of the shift rod movement is possible. During the upward movement of the shift rod, the latch bolt moves in the longitudinal direction, so that the shift rod can be brought into the shift position. This dampens the upward movement. To transfer the shift rod in the open position of the latch bolt is pivoted. In the swivel locking position, the latch locks a movement down, absorbs shocks occurring during driving and prevents accidental opening of the switch contacts.

Vorzugsweise kann der Antrieb ein elektromotorischer Antrieb sein. Damit werden die mit dem Pneumatiksystem verbundenen Nachteile, wie die Luftaufbereitung, der große Platzbedarf und die Probleme bei Temperaturschwankungen vermieden.Preferably, the drive may be an electric motor drive. Thus, the disadvantages associated with the pneumatic system, such as the air treatment, the large space requirement and the problems with temperature fluctuations are avoided.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen werden, dass der Rastriegel einen Elektrohaltemagneten zum Verriegeln des Rastriegels in der Schwenkverriegelungsstellung und zum Entriegeln des Rastriegels in der Schwenkentriegelungsstellung aufweist, wobei der Rastriegel im stromdurchflossenen Zustand des Elektrohaltemagneten verriegelt ist und im stromlosen Zustand des Elektrohaltemagneten entriegelt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Vakuumschalter ausfallsicher ist. Tritt ein Stromausfall auf, so löst der Elektrohaltemagnet die Verriegelung des Rastriegels, der Rastriegel öffnet sich, die Schaltstange wird in die Offenstellung überführt, die Schaltkontakte werden geöffnet und sind in einem sicheren Zustand.In a preferred embodiment it can be provided that the locking latch has an electric holding magnet for locking the locking bolt in the pivot locking position and unlocking the locking bolt in the Schwenkentriegelungsstellung, wherein the latch bolt is locked in the current-carrying state of the Elektrohaltemagneten and unlocked in the de-energized state of the Elektrohaltemagneten. In this way it is achieved that the vacuum switch is fail-safe. If a power failure occurs, the electric holding magnet triggers the locking of the locking bolt, the latching bolt opens, the switching rod is transferred to the open position, the switching contacts are opened and are in a safe state.

Zweckmäßigerweise ist der Elektrohaltemagnet an dem der Schaltstange abgewandten Ende des Rastriegels angeordnet. Durch diese Maßnahme und die entstehende Hebelwirkung kann die benötigte Haltekraft verringert werden. Eine weitere Anpassung der Haltekraft ist über eine Veränderung des Abstands zwischen dem Schwenkpunkt des Rastriegels und der Position des Elektrohaltemagneten möglich.Conveniently, the electric holding magnet is arranged on the end of the locking bar facing away from the switching rod. By this measure and the resulting leverage the required holding force can be reduced. A further adjustment of the holding force is possible via a change in the distance between the pivot point of the locking bolt and the position of the electric holding magnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rastriegel eine in Längsverschiebrichtung des Rastriegels wirkende Feder aufweist. Beim Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung wird der Rastriegel gegen diese Feder verschoben und, wenn sich die Schaltstange in der Schaltstellung befindet, durch die Feder zurück in seine Arretierungsposition gebracht. Die Schaltstange wird in der Schaltposition verriegelt, versehentliches Öffnen durch Stöße, etc. im Betrieb wird vermieden. Bei der Feder handelt es sich bevorzugt um eine Druckfeder, es ist aber auch denkbar Zugfedern einzusetzen.In a further preferred embodiment, it is provided that the latching bolt has a spring acting in the direction of longitudinal displacement of the latching bolt. When transferring the shift rod from the open position to the shift position of the latch bolt is moved against this spring and, when the shift rod is in the switching position, brought by the spring back into its locking position. The shift rod is locked in the shift position, accidental opening due to impact, etc. during operation is avoided. When the spring is preferably a compression spring, but it is also conceivable to use tension springs.

Zweckmäßigerweise weisen der Rastriegel und die Schaltstange einander zugeordnete Auflauframpen auf, die beim Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung benachbart zueinander angeordnet sind. Durch die schrägen Auflauframpen wird die Längsverschiebung des Rastriegels bei der Überführung der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung erleichtert. Die Schaltstange und der Rastriegel gleiten leichter aneinander vorbei.Conveniently, the locking latch and the shift rod on each other associated ramps, which are arranged adjacent to each other during transfer of the shift rod from the open position to the switching position. The oblique ramps the longitudinal displacement of the locking bolt is facilitated in the transfer of the shift rod from the open position to the switching position. The selector rod and the latch bolt slide easier past each other.

Bevorzugter Weise kann die Schaltstange eine Hinterschneidung aufweisen, in die der Rastriegel in der Schaltstellung eingerastet ist. Diese Hinterschneidung kann auch durch die Endfläche der Schaltstange gebildet werden. Der Rastriegel rastet in die Schaltstange ein, wenn diese die Schaltstellung erreicht hat und verhindert so, dass die Schaltstange zurück in die Offenstellung rutscht. Auch bei durch im Betrieb erzeugten Stößen kann durch diesen Formschluss ein versehentliches Öffnen der Schaltkontakte vermieden werden.Preferably, the shift rod may have an undercut, in which the latch bolt is locked in the switching position. This undercut can also be formed by the end face of the shift rod. The latching bolt engages in the shift rod, when this has reached the switching position and thus prevents the shift rod slips back into the open position. Even when generated by operating shocks accidental opening of the switch contacts can be avoided by this positive connection.

In einer Variante kann vorgesehen werden, dass der Rastriegel mit einem Dämpfer verbunden ist. Mit diesem Dämpfer wird die Schwenkbewegung des Rastriegels in beiden Endpositionen gedämpft, um ein hartes Anschlagen des Ankers des Elektrohaltemagneten an einem oberen Anschlag und auf dem Elektrohaltemagneten zu vermeiden.In a variant it can be provided that the latching bolt is connected to a damper. With this damper, the pivotal movement of the locking bolt is attenuated in both end positions, to avoid hard abutment of the armature of the electric holding magnet at an upper stop and on the Elektrohaltemagneten.

Eine weitere Variante sieht vor, dass die Schaltstange einen Rückstellmechanismus zum Überführen der Schaltstange in die Offenstellung aufweist. Befindet sich der Rastriegel in der Schwenkentriegelungsstellung, so wird die Schaltstange durch den Rückstellmechanismus in die Offenstellung bewegt und die Schaltkontakte werden geöffnet. Durch den Rückstellmechanismus wird zumindest die Kraft aufgebracht, die benötigt wird, um den Rastriegel in der Schwenkentriegelungsstellung zu verschwenken und eventuell verklebte Kontakte zu öffnen.Another variant provides that the shift rod has a return mechanism for transferring the shift rod in the open position. The latch bolt is in the Schwenkentriegelungsstellung, the shift rod is moved by the return mechanism in the open position and the switch contacts are opened. By the return mechanism, at least the force is applied, which is required to pivot the locking bolt in the Schwenkentriegelungsstellung and possibly open glued contacts.

Bevorzugt kann der Rückstellmechanismus mindestens eine Rückstellfeder umfassen. Auch das Öffnen der Schaltkontakte erfolgt damit durch gespeicherte Energie. Vorzugsweise werden als Rückstellfedern Druckfedern eingesetzt, die in der Schaltstellung zusammengedrückt werden und in der Offenstellung entspannt sind. Es ist aber auch denkbar Zugfedern einzusetzen.Preferably, the return mechanism may comprise at least one return spring. Also, the opening of the switch contacts is done by stored energy. Preferably, compression springs are used as return springs, which are compressed in the switching position and are relaxed in the open position. But it is also conceivable to use tension springs.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass die Hauptfeder mittels einer schaltzustandsabhängig wirkenden Kopplungseinrichtung mit der Schaltstange derart verbunden ist, dass die Hauptfeder und die Schaltstange beim Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung gekoppelt und in der Schaltstellung entkoppelt sind. Durch die Kopplungseinrichtung wird ermöglicht, dass die Hauptfeder nur zeitweilig mit der Schaltstange verbunden ist. Dadurch kann die Hauptfeder in der Schaltstellung der Schaltstange vorgespannt werden, ohne auf die Schaltstange einzuwirken. Zweckmäßigerweise ist die in der Hauptfeder gespeicherte Energie größer, als die zum Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung benötigte Energie. Durch die Wirkentkopplung kann sich die Hauptfeder nach dem Überführen der Schaltstange in die Schließstellung auspendeln und die Restenergie abbauen. Diese Restenergie muss nicht in weiteren Bauteilen des Vakuumschalters aufgefangen werden.A further advantageous embodiment provides that the main spring is connected by means of a switching state dependent acting coupling device with the shift rod such that the main spring and the shift rod are coupled during transfer of the shift rod from the open position to the shift position and decoupled in the shift position. The coupling device makes it possible that the main spring is only temporarily connected to the shift rod. Thereby, the main spring can be biased in the switching position of the shift rod, without acting on the shift rod. Conveniently, the energy stored in the main spring is greater than the energy required to transfer the shift rod from the open position to the shift position. Due to the active decoupling, the main spring can swing out after the transfer of the shift rod to the closed position and reduce the residual energy. This residual energy does not have to be collected in other components of the vacuum switch.

Bevorzugt kann vorgesehen werden, dass der elektromotorische Antrieb mittels einer Welle mit der Hauptfeder verbunden ist. Auf diese Weise wird eine sehr einfache Verbindung zwischen Hauptfeder und Motorwelle erzielt.It can preferably be provided that the electromotive drive is connected by means of a shaft to the main spring. In this way, a very simple connection between the main spring and the motor shaft is achieved.

Die Hauptfeder kann mit einem Endbereich exzentrisch an der Welle angeordnet sein. Im vorgespannten Zustand übt die Feder daher ein Drehmoment auf die Welle aus, so dass diese sich beim Lösen des Verriegelungsmechanismus dreht und die in der Hauptfeder gespeicherte Energie über die Kopplungseinrichtung auf die Schaltstange übertragen wird.The main spring may be arranged with an end region eccentrically on the shaft. In the prestressed state, therefore, the spring exerts a torque on the shaft, so that it rotates upon release of the locking mechanism and the stored energy in the main spring is transmitted via the coupling device to the shift rod.

Zweckmäßigerweise kann die Kopplungseinrichtung ein Koppelgetriebe umfassen, wobei die Hauptfeder mittels des Koppelgetriebes mit der Schaltstange verbunden ist. Durch den Einsatz eines Koppelgetriebes ist ein kompakterer Aufbau des Antriebssystems möglich.Conveniently, the coupling device may comprise a coupling gear, wherein the main spring is connected by means of the linkage with the shift rod. By using a linkage a more compact design of the drive system is possible.

In einer bevorzugten Ausbildung kann das Koppelgetriebe mindestens einen an der Welle angeordneten Nocken umfassen. Auf diese Weise wird einfach ermöglicht, dass die Hauptfeder bei Umdrehung der Welle nur zeitweise mit der Schaltstange verbunden ist.In a preferred embodiment, the coupling mechanism may comprise at least one arranged on the shaft cam. In this way, it is easily possible that the main spring is only temporarily connected to the switching rod when the shaft rotates.

Bevorzugter Weise ist der Nocken beim Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung mit einem mit der Schaltstange verbunden Hebel wirkverbunden. Der Nocken kommt mit einem Ende des Hebels in Eingriff und bewegt dieses Ende nach unten. Das andere Ende des Hebels ist mit der Schaltstange verbunden und wird daher nach oben bewegt. Durch die dadurch erzielte Hebelwirkung ist der Einsatz einer schwächeren Hauptfeder möglich.Preferably, the cam is operatively connected during the transfer of the shift rod from the open position into the shift position with a lever connected to the shift rod. The cam engages one end of the lever and moves that end down. The other end of the lever is connected to the shift rod and is therefore moved upwards. Due to the leverage achieved by the use of a weaker main spring is possible.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Nocken so ausgebildet, dass er in einem Winkelbereich von maximal 240° mit dem Hebel wirkverbunden ist. So wird sichergestellt, dass der Nocken dann, wenn die Hauptfeder mittels der Welle und dem elektromotorischen Antrieb vorgespannt wird, nicht mit dem Hebel in Eingriff kommt.In a particularly preferred embodiment, the cam is designed so that it is operatively connected to the lever in an angular range of at most 240 °. This will ensure that the cam, when the main spring is biased by means of the shaft and the electric motor drive, does not engage with the lever.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass der Verriegelungsmechanismus einen elektrischen Auslösemagneten aufweist und der Verriegelungsmechanismus im stromdurchflossenen Zustand des elektrischen Auslösemagneten entriegelt ist. Auch auf diese Weise wird ein betriebssicherer Vakuumschalter bereitgestellt: im stromlosen Zustand wird die Haltefeder durch den Verriegelungsmechanismus verriegelt und die Schaltkontakte bleiben daher in der Offenstellung. In diesem Verriegelungszustand wird keine Halteenergie benötigt. Zum Einschalten des Vakuumschalters ist nur eine geringe Einschaltenergie notwendig, die benötigt wird, um den Auslösemagneten zu aktivieren, somit den Verriegelungsmechanismus zu öffnen und dadurch die in der Hauptfeder gespeicherte Energie auf die Schaltstange zu übertragen.A further preferred embodiment provides that the locking mechanism has an electrical release magnet and the locking mechanism is unlocked in the current-carrying state of the electrical release magnet. In this way, a reliable vacuum switch is provided: in the de-energized state, the retaining spring is locked by the locking mechanism and the switching contacts therefore remain in the open position. In this locking state no holding energy is needed. To turn on the vacuum switch only a small turn-on energy is needed, which is needed to activate the trigger magnet, thus opening the locking mechanism and thereby transfer the energy stored in the main spring on the shift rod.

Zweckmäßigerweise kann vorgesehen werden, dass der Verriegelungsmechanismus eine erste mit der Hauptfeder verbundene Klinke und eine zweite mit dem elektrischen Auslösemagneten verbundene Klinke aufweist, wobei die erste Klinke im Verriegelungszustand mit der zweiten Klinke in Eingriff steht. Somit ist eine einfache Realisierung des Verriegelungsmechanismus möglich. Wird der elektrische Auslösemagnet mit Energie beaufschlagt, so wird die zweite Klinke von dem Auslösemagneten eingezogen, dadurch die erste Klinke entriegelt und die gespeicherte Federenergie auf die Schaltstange übertragen. Durch die Verbindung der Hauptfeder mit der ersten Klinke ist ein kompakter Aufbau des Antriebssystems möglich.Conveniently, it may be provided that the locking mechanism has a first pawl connected to the main spring and a second pawl connected to the electrical triggering magnet, wherein the first pawl engages the second pawl in the locked state. Thus, a simple realization of the locking mechanism is possible. When the electrical release magnet is energized, the second pawl is retracted by the trigger magnet, thereby unlocking the first pawl and transferring the stored spring energy to the shift rod. By connecting the main spring with the first pawl a compact construction of the drive system is possible.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass die Schaltstange über ein Kniegelenk mit mindestens einem der Schaltkontakte verbunden ist. Auf diese Weise ist eine günstige Anordnung des Vakuumschalters auf dem Fahrzeugdach möglich.A further expedient embodiment provides that the switching rod is connected via a knee joint with at least one of the switching contacts. In this way, a favorable arrangement of the vacuum switch on the vehicle roof is possible.

Eine Variante sieht vor, dass das Kniegelenk ein Federgetriebe umfasst und die Schaltkontakte mittels des Federgetriebes nachstellbar sind. Dadurch ist keine Nachjustierung der Federn oder des Kniegelenks notwendig, wodurch ein wartungsarmer Aufbau erzielt wird.A variant provides that the knee joint comprises a spring gear and the switching contacts are adjustable by means of the spring gear. As a result, no readjustment of the springs or the knee joint is necessary, whereby a low-maintenance construction is achieved.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Schalten der Schaltkontakte eines oben beschriebenen Vakuumschalters. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • Positionieren der Schaltstange in die Schaltstellung,
  • Überführen des Rastriegels in die Schwenkentriegelungsstellung,
  • Überführen der Schaltstange in die Offenstellung mittels des Rückführmechanismus.
Moreover, the invention also relates to a method for switching the switching contacts of a vacuum switch described above. The method comprises the following steps:
  • Positioning the shift rod in the switch position,
  • Transferring the locking bolt in the Schwenkentriegelungsstellung,
  • Transferring the shift rod in the open position by means of the return mechanism.

Durch dieses Verfahren wird ein sicheres Schalten des Vakuumschalters ermöglicht. Zum Öffnen der Schaltkontakte wird der Rastriegel in die Schwenkentriegelungsstellung überführt und um einen Schwenkpunkt geschwenkt.This method enables safe switching of the vacuum switch. To open the switch contacts the locking latch is transferred to the Schwenkentriegelungsstellung and pivoted about a pivot point.

Gemäß einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass das Positionieren der Schaltstange in die Schaltstellung die folgenden Schritte umfasst:

  • Überführen des Rastriegels in die Schwenkverriegelungsstellung,
  • Entriegeln des Verriegelungsmechanismus der Hauptfeder,
  • Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung,
  • Vorspannen der Hauptfeder und
  • Schließen des Verriegelungsmechanismus der Hauptfeder.
According to a variant of the method, it is provided that the positioning of the shift rod into the shift position comprises the following steps:
  • Transferring the locking bolt into the pivot locking position,
  • Unlocking the locking mechanism of the main spring,
  • Transferring the shift rod from the open position to the shift position,
  • Preloading the main spring and
  • Closing the locking mechanism of the main spring.

Zum Schließen der Hauptkontakte ist nur die geringe Energie notwendig, die zum Halten des Rastriegels in die Schwenkverriegelungsstellung benötigt wird sowie die Impulsenergie zum Entriegeln des Verriegelungsmechanismus der Hauptfeder. Das Einschalten des Vakuumschalters ist daher auch bei schwachen Batterien möglich. Da die Hauptfeder im Betriebszustand bereits wieder vorgespannt wird, befindet sich der Vakuumschalter nach dem Öffnen der Schaltkontakte wieder in einem Bereitschaftszustand und die gespeicherte Federenergie kann sofort zum Einschalten genutzt werden.To close the main contacts, only the low energy required to hold the latch in the pivot lock position and the pulse energy to unlock the latch mechanism of the main spring are required. Switching on the vacuum switch is therefore possible even with weak batteries. Since the main spring is already biased again in the operating state, the vacuum switch is after the opening of the switch contacts again in a ready state and the stored spring energy can be used immediately for switching.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
Seitenansicht des Vakuumschalters in einem Ruhezustand mit entspannter Hauptfeder,
Fig. 2
Seitenansicht des Vakuumschalters beim Aufziehen der Hauptfeder,
Fig. 3
Seitenansicht des Vakuumschalters in einem Bereitschaftszustand mit gespannter Hauptfeder,
Fig. 4
Explosionsansicht des Antriebssystems und der Vakuumschaltkammer des Vakuumschalters beim Aufziehen der Hauptfeder,
Fig. 5
Seitenansicht mit teilweiser Schnittdarstellung des Vakuumschalters in Offenstellung der Schaltstange mit gespannter Hauptfeder,
Fig. 6
Seitenansicht mit teilweiser Schnittdarstellung des Vakuumschalters beim Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung,
Fig. 7
Seitenansicht mit teilweiser Schnittdarstellung des Vakuumschalters in Schaltstellung der Schaltstange.
Fig. 8
Rastriegel in Schwenkverriegelungsstellung beim Überführen der Schaltstange von der Offenstellung in die Schaltstellung,
Fig. 9
Rastriegel in Schwenkverriegelungsstellung, wobei sich die Schaltstange in der Schaltstellung befindet und
Fig. 10
Rastriegel in Schwenkentriegelungsstellung bei Überführen der Schaltstange von der Schaltstellung in die Offenstellung.
In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show it:
Fig. 1
Side view of the vacuum switch in a resting state with a relaxed main spring,
Fig. 2
Side view of the vacuum switch when mounting the main spring,
Fig. 3
Side view of the vacuum switch in a standby state with a tensioned main spring,
Fig. 4
Exploded view of the drive system and the vacuum interrupter chamber of the vacuum switch when mounting the main spring,
Fig. 5
Side view with partial sectional view of the vacuum switch in the open position of the shift rod with a tensioned main spring,
Fig. 6
Side view with partial sectional view of the vacuum switch when transferring the shift rod from the open position to the shift position,
Fig. 7
Side view with partial sectional view of the vacuum switch in switching position of the shift rod.
Fig. 8
Locking latch in pivoting locking position when transferring the shift rod from the open position to the shift position,
Fig. 9
Latch in pivotal locking position, wherein the shift rod is in the switching position and
Fig. 10
Locking bolt in pivot unlocking position when transferring the shift rod from the shift position to the open position.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Vakuumschalters 1 dargestellt. Ein solcher Vakuumschalter 1 wird beispielsweise in Schienenfahrzeugen zum Verbinden des Stromabnehmers mit dem Haupttransformator verwendet. Der Vakuumschalter 1 umfasst einen Schaltteil 2, in dem eine Vakuumschaltkammer angeordnet ist. Die Vakuumschaltkammer weist Schaltkontakte auf, die über ein Antriebssystem 3 geschlossen und geöffnet werden. Üblicherweise ist ein solcher Vakuumschalter 1 mit einer Befestigungsgrundplatte 4 am Dach des Schienenfahrzeugs befestigt. Das Antriebssystem 3 kann dabei auf der Befestigungsgrundplatte 4, also an der Fahrzeugaußenseite, oder unter der Befestigungsgrundplatte 4, also auf der Fahrzeuginnenseite, befestigt werden. Die an der Fahrzeugaußenseite angeordneten Bauteile sind von Isolatoren 30 umgeben und werden vor Umwelteinflüssen geschützt.In Fig. 1 is a side view of a vacuum switch 1 is shown. Such a vacuum switch 1 is used for example in rail vehicles for connecting the pantograph to the main transformer. The vacuum switch 1 comprises a switching part 2, in which a vacuum switching chamber is arranged. The vacuum interrupter chamber has switching contacts which are closed and opened via a drive system 3. Usually, such a vacuum switch 1 is attached to a mounting base plate 4 on the roof of the rail vehicle. The drive system 3 can be mounted on the mounting base plate 4, ie on the vehicle outside, or under the mounting base plate 4, ie on the vehicle interior side. The on the outside of the vehicle arranged components are surrounded by insulators 30 and are protected from environmental influences.

Das Antriebssystem 3 weist eine Schaltstange 5 auf, die mit mindestens einem der Schaltkontakte verbunden ist; um diesen zum Schalten des Vakuumschalters 1 zu bewegen. Das Antriebssystem 3 umfasst weiterhin eine Hauptfeder 6, mit der die Schaltstange 5 aus einer Offenstellung, in der die Schaltkontakte geöffnet sind, in eine Schaltstellung, in der die Schaltkontakte geschlossen sind, überführt werden kann. Bei der Hauptfeder 6 handelt es sich vorzugsweise um eine Zugfeder, die in Fig. 1 im entspannten Zustand dargestellt ist. Die Hauptfeder 6 ist an ihrem einen Ende 7 mit der Befestigungsgrundplatte 4 verbunden. An ihrem anderen Ende 8 ist die Hauptfeder 6 exzentrisch mit einer Welle 9 verbunden. Die Welle 9 ist mit einem elektromotorischen Antrieb 10 verbunden (siehe Fig. 4). Mittels des elektromotorischen Antriebs 10 wird die Welle 9 gedreht und die exzentrisch mit der Welle 9 verbundene Hauptfeder 6 zum Speichern von Federenergie vorgespannt. In Fig. 2 ist ein Zwischenzustand beim Spannen der Hauptfeder dargestellt, der vorgespannte Zustand der Hauptfeder 6 ist in Fig. 3 gezeigt. Im vorgespannten Zustand wird die Hauptfeder 6 über einen Verriegelungsmechanismus 11 verriegelt. Im Verriegelungszustand der Hauptfeder 6 muss keine Halteenergie bereit gestellt werden.The drive system 3 has a switching rod 5 which is connected to at least one of the switching contacts; to move this to switch the vacuum switch 1. The drive system 3 further comprises a main spring 6, with which the shift rod 5 from an open position in which the switch contacts are opened, in a switching position in which the switch contacts are closed, can be transferred. The main spring 6 is preferably a tension spring, which in Fig. 1 is shown in the relaxed state. The main spring 6 is connected at its one end 7 to the mounting base plate 4. At its other end 8, the main spring 6 is eccentrically connected to a shaft 9. The shaft 9 is connected to an electromotive drive 10 (see Fig. 4 ). By means of the electromotive drive 10, the shaft 9 is rotated and the eccentrically connected to the shaft 9 main spring 6 biased to store spring energy. In Fig. 2 is an intermediate state when clamping the main spring shown, the prestressed state of the main spring 6 is in Fig. 3 shown. In the prestressed state, the main spring 6 is locked via a locking mechanism 11. In the locked state of the main spring 6 no holding energy must be provided.

Die Hauptfeder 6 ist mit der Schaltstange 5 über eine Kopplungseinrichtung verbunden, die die Hauptfeder 6 nur zeitweilig, d.h. nur in einem bestimmten Winkelbereich bei Umdrehung der Welle 9, mit der Schaltstange 5 in Wirkverbindung bringt (siehe Fig. 5 - Fig. 7). Die Wirkverbindung zwischen der Hauptfeder 6 und der Schaltstange 5 besteht dann, wenn die Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung überführt wird. Befindet sich die Schaltstange 5 in der Schaltstellung, so sind die Hauptfeder 6 und die Schaltstange 5 entkoppelt.The main spring 6 is connected to the shift rod 5 via a coupling device which brings the main spring 6 only temporarily, ie only in a certain angular range during rotation of the shaft 9, with the shift rod 5 in operative connection (see Fig. 5-7 ). The operative connection between the main spring 6 and the shift rod 5 then exists when the shift rod 5 is transferred from the open position to the shift position. The shift rod 5 is in the switching position, the main spring 6 and the shift rod 5 are decoupled.

An der Welle 9 ist ferner mindestens ein Nocken 12 angeordnet. Der Nocken 12 ist so auf der Welle 9 angeordnet, dass er im vorgespannten Zustand der Hauptfeder 6 benachbart zu einem mit der Schaltstange 5 verbundenen, um einen zwischen dem Nocken 12 und der Schaltstange 5 angeordneten Drehpunkt drehbaren Hebel 13 positioniert ist.At least one cam 12 is also arranged on the shaft 9. The cam 12 is arranged on the shaft 9 so that it is positioned in the prestressed state of the main spring 6 adjacent to a lever 13 connected to the shift rod 5 and rotatable about a pivot point arranged between the cam 12 and the shift rod 5.

Der Verriegelungsmechanismus 11 ist so angeordnet, dass die exzentrisch an der Welle 9 angreifende Hauptfeder 6 im vorgespannten Zustand über ihrem Totpunkt verriegelt wird (siehe Fig. 5). Der elektromotorische Antrieb 10 ist mit einem Schnappschalter verbunden, der kurz über dem Totpunkt der Hauptfeder 6 angeordnet ist. Passiert die Hauptfeder 6 den Totpunkt, so schaltet der Schnappschalter den Elektromotor 10 aus und die Hauptfeder 6 wird durch ihre Federenergie gegen den Verriegelungsmechanismus 11 gezogen. Die Hauptfeder 6 übt daher ein Drehmoment auf die Welle 9 aus, das den gleichen Drehsinn hat, wie die Vorspannbewegung der Drehwelle 9.The locking mechanism 11 is arranged so that the main spring 6 acting eccentrically on the shaft 9 is locked in the prestressed state above its dead point (see Fig. 5 ). The electromotive drive 10 is connected to a snap-action switch, which is arranged shortly above the dead center of the main spring 6. If the main spring 6 passes the dead center, the snap-action switch switches off the electric motor 10 and the main spring 6 is pulled by its spring energy against the locking mechanism 11. The main spring 6 therefore exerts a torque on the shaft 9, which has the same direction of rotation, as the biasing movement of the rotary shaft. 9

Wird nun der Verriegelungsmechanismus 11 gelöst, so wird die Welle 9 durch die Hauptfeder 6 in die gleiche Richtung gedreht, wie beim Vorspannen der Hauptfeder 6. Dabei wirkt der Nocken 12 auf den Hebel 13 ein, so dass die Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung verschoben wird. Der Nocken 12 ist dabei so ausgebildet, dass er über maximal einen Winkel von 240° mit dem Hebel 13 in Kontakt kommt. Beim Vorspannen der Hauptfeder 6 kommt der Nocken 12 nicht mit dem Hebel 13 in Kontakt, so dass die Schaltwelle 5 in diesem Zustand von der Hauptfeder 6 entkoppelt ist (siehe Fig. 6 und Fig. 7).Now, if the locking mechanism 11 is released, the shaft 9 is rotated by the main spring 6 in the same direction as when biasing the main spring 6. In this case, the cam 12 acts on the lever 13, so that the shift rod 5 from the open position in the Shift position is shifted. The cam 12 is designed so that it comes over a maximum of an angle of 240 ° with the lever 13 into contact. When biasing the main spring 6, the cam 12 does not come into contact with the lever 13, so that the shift shaft 5 is decoupled in this state from the main spring 6 (see Fig. 6 and Fig. 7 ).

In dem in den Figuren 1 - 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Verriegelungsmechanismus 11 ein Klinkensystem auf. Die Hauptfeder 6 ist mittels einer ersten Klinke 14 an der Welle 9 angeordnet. Diese Klinke 14 liegt im Verriegelungszustand der Hauptfeder 6 an einer zweiten Klinke 15 an. Die zweite Klinke 15 ist mit einem elektrischen Auslösemagneten 16 verbunden, der die Klinke 15 im stromdurchflossenen Zustand einzieht. Dadurch rutscht die Klinke 14 durch eine Aussparung 32 in der Klinke 15 und wird gelöst, die Welle 9 mittels die Hauptfeder 6 gedreht, so dass der Nocken 12 mit dem Hebel 13 in Eingriff kommt und die Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung überführt wird. Der Verriegelungsmechanismus 11 weist weiterhin eine Feder (nicht dargestellt) auf, die die Klinke 15 nach außen drückt, wenn sich der Auslösemagnet 16 im stromlosen Zustand befindet.In the in the FIGS. 1-7 illustrated embodiment, the locking mechanism 11 on a latch system. The main spring 6 is arranged by means of a first pawl 14 on the shaft 9. This pawl 14 is in the locked state of the main spring 6 at a second pawl 15 at. The second pawl 15 is connected to an electrical release magnet 16, which attracts the pawl 15 in the current-carrying state. As a result, the pawl 14 slides through a recess 32 in the pawl 15 and is released, the shaft 9 is rotated by means of the main spring 6, so that the cam 12 engages the lever 13 and the shift rod 5 is transferred from the open position to the shift position , The locking mechanism 11 further includes a spring (not shown) which pushes the pawl 15 outwardly when the triggering magnet 16 is de-energized.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Schaltstange 5 über ein Kniegelenk 17 mit den Schaltkontakten verbunden. Das Kniegelenk 17 umfasst ein Federgetriebe 18, das die Schaltkontakte selbstregulierend nachstellt. Bei Abbrand der Kontakte drücken die Federn des Federgetriebes 18 die Schaltkontakte weiter gegeneinander und sorgen dafür, dass der Mindestkontaktdruck nicht unterschritten wird. Es ist daher keine Wartung oder Nachstellung der Schaltkontakte notwendig. Zudem weist die Schaltstange 5 einen Rückstellmechanismus, beispielsweise Rückstellfedern 26 auf, die beim Überführen der Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung vorgespannt werden. Mittels der in den Rückstellfedern 26 gespeicherten Federenergie können die Schaltkontakte wieder geöffnet werden.As in Fig. 4 illustrated, the shift rod 5 is connected via a knee joint 17 with the switch contacts. The knee joint 17 comprises a spring gear 18, which adjusts the switch contacts self-regulating. When the contacts burn, the springs of the spring gear 18, the switch contacts continue against each other and ensure that the minimum contact pressure is not exceeded. It is therefore no maintenance or adjustment the switching contacts necessary. In addition, the shift rod 5 has a return mechanism, for example, return springs 26, which are biased during the transfer of the shift rod 5 from the open position to the shift position. By means of the spring energy stored in the return springs 26, the switching contacts can be opened again.

Das Antriebssystem 3 umfasst weiterhin einen Rastriegel 19, der die Schaltstange 5 in der Schaltstellung arretiert. Dieser Rastriegel 19 ist in den Figuren 8 bis 10 im Detail dargestellt. Fig. 8 zeigt das Zusammenwirken des Rastriegels 19 und der Schaltstange 5 bei Überführung der Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung. Der Rastriegel 19 weist einen Elektrohaltemagnet 20 mit einem Magnetanker 21 auf. Der Elektrohaltemagnet 20 ist über einen Hebel 31 mit dem Rastriegel 19 verbunden. Dieser Hebel 31 kann federnd sein. Im stromdurchflossenen Zustand zieht der Elektrohaltemagnet 20 den Magnetanker 21 an und arretiert den Rastriegel 19 so in einer Schwenkverriegelungsstellung. Wird die Schaltstange 5 nun durch die Hauptfeder 6 nach oben bewegt, zum Überführen von der Offenstellung in die Schaltstellung, so kommt die an der Schaltstange 5 angeordnete Auflauframpe 22 mit der Auflauframpe 23 des Rastriegels in Berührung. Die Auflauframpen 22, 23 erleichtern das Aneinandervorbeigleiten der Schaltstange 5 am Rastriegel 19. Bei diesem Aneinandervorbeigleiten wird der Rastriegel 19 längsverschoben und gegen eine Feder 24 gedrückt. Die Schaltstange 5 weist eine Hinterschneidung 25 auf, in die der Rastriegel 19 einrastet, wenn die Schaltstange die Schaltposition erreicht. Im dargestellten Fall ist die Hinterschneidung 25 die Endfläche der Schaltstange 5. Das Einrasten des Rastriegels 19 in die Hinterschneidung 25 erfolgt dadurch, dass die Feder 24 den Rastriegel 19 in die Hinterschneidung 25 drückt. Die Hinterschneidung 25 und die Feder 24 sind so ausgebildet, dass der Rastriegel 19 auch bei Erschütterungen im Bahnbetrieb nicht soweit aus der Hinterschneidung rutscht, dass die Schaltstange 5 entriegelt wird.The drive system 3 further comprises a locking latch 19 which locks the shift rod 5 in the switching position. This locking bar 19 is in the FIGS. 8 to 10 shown in detail. Fig. 8 shows the interaction of the locking latch 19 and the shift rod 5 in the transfer of the shift rod 5 from the open position to the switching position. The latching bolt 19 has an electrical holding magnet 20 with a magnet armature 21. The electrical holding magnet 20 is connected via a lever 31 with the locking bolt 19. This lever 31 may be resilient. In the current-carrying state, the electrical holding magnet 20 attracts the magnet armature 21 and locks the latching bolt 19 in a pivotal locking position. If the shift rod 5 is now moved upward by the main spring 6, for transferring from the open position to the shift position, then the ramp 22 arranged on the shift rod 5 comes into contact with the run-up ramp 23 of the latch bolt. The ramps 22, 23 facilitate the sliding of the switching rod 5 against each other on the latching bolt 19. In this manner, the latching bolt 19 is longitudinally displaced and pressed against a spring 24. The shift rod 5 has an undercut 25 into which the latch bolt 19 engages when the shift rod reaches the shift position. In the case shown, the undercut 25 is the end face of the shift rod 5. The latching of the locking latch 19 in the undercut 25 is effected in that the spring 24 presses the latch bolt 19 in the undercut 25. The undercut 25 and the spring 24 are formed so that the locking bolt 19 does not slip so far from the undercut even with vibrations in railway operation that the shift rod 5 is unlocked.

Die Rückstellfedern 26 üben eine Kraft auf die Schaltstange 5 aus, die diese nach unten gegen den Rastriegel 19 drückt, wenn sich die Schaltstange 5 in der Schaltstellung befindet (siehe Fig. 9).The return springs 26 exert a force on the shift rod 5, which presses them down against the latch bolt 19 when the shift rod 5 is in the shift position (see Fig. 9 ).

Beim Öffnen der Schaltkontakte wird der Elektrohaltemagnet 20 stromlos geschaltet, so dass die Anziehung des Magnetankers 21 aufgehoben wird (siehe Fig. 10). Der Rastriegel 19 befindet sich nun in einer Schwenkentriegelungsstellung. Die Rückstellfedern 26 drücken die Schaltstange 5 nach unten, so dass der Rastriegel 19 um seinen Schwenkpunkt 27 verschwenkt wird. Das untere Ende 28 des Rastriegels 19 bewegt sich nach unten, löst sich aus der Hinterschneidung 25 der Schaltstange 5 und gibt die Schaltstange 5 frei. Die Schaltstange 5 wird durch die Rückstellfedern 26 in die Offenstellung gedrückt. Zur Dämpfung der Schwenkbewegung des Rastriegels 19 in seine Endlagen weist der Rastriegel 19 einen Dämpfer 29 auf.When the switch contacts are opened, the electrical holding magnet 20 is de-energized, so that the attraction of the armature 21 is removed (see Fig. 10 ). The latching bolt 19 is now in a Schwenkentriegelungsstellung. The return springs 26 push the shift rod 5 down, so that the latching bolt 19 is pivoted about its pivot point 27. The lower end 28 of the locking bolt 19 moves downward, releases from the undercut 25 of the shift rod 5 and releases the shift rod 5. The shift rod 5 is pressed by the return springs 26 in the open position. To damp the pivoting movement of the latching bolt 19 in its end positions, the latching bolt 19 has a damper 29.

Im Folgenden wird nun das Schalten der Schaltkontakte des Vakuumschalters, ausgehend vom Bereitschaftszustand des Schalters, näher erläutert.The switching of the switching contacts of the vacuum switch, starting from the ready state of the switch, will now be explained in more detail.

Im Bereitschaftszustand befindet sich die Hauptfeder 6 im vorgespannten Zustand und wird durch den Verriegelungsmechanismus 11 in diesem Zustand gehalten, die Schaltkontakte sind geöffnet, die Schaltstange 5 befindet sich in der Offenstellung. Wird der Schaltbefehl gegeben, so wird der Elektrohaltemagnet 20 mit der Stromversorgung verbunden, zieht daher den Magnetanker 21 an und verriegelt den Rastriegel 19 in der Schwenkverriegelungsstellung. Die Batteriespannung wird an den elektrischen Auslösemagneten 16 angelegt und dadurch die Klinke 15 des Verriegelungsmechanismus 11 eingezogen. Dadurch wird die Klinke 14 entriegelt, die Hauptfeder 6 zieht sich zusammen und dreht die Welle 9. Der Nocken 12 kommt mit dem Hebel 13 in Eingriff, wodurch die Schaltstange 5 nach oben bewegt und von der Offenstellung in die Schaltstellung überführt wird. Bei der Überführung der Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung gleiten die Auflauframpe 22 der Schaltstange 5 und die Auflauframpe 23 des Rastriegels 19 aneinander vorbei, der Rastriegel 19 wird längsverschoben gegen die Feder 24 bis die Hinterschneidung 25 der Schaltstange 5 das obere Ende des Rastriegels 19 erreicht. Der Rastriegel 19 wird durch die Feder 24 in die Hinterschneidung 25 der Schaltstange 5 gedrückt und verriegelt die Schaltstange 5 in der Schaltstellung. Dabei werden die Rückstellfedern 26 gespannt und mit Hilfe des Rastriegels 19 und des Elektrohaltemagneten 20 in ihrer vorgespannten Stellung gehalten. Der Nocken 12 und der Hebel 13 stehen nun nicht mehr im Eingriff. Da die in der Hauptfeder 6 gespeicherte Energie größer ist, als die zum Überführen der Schaltstange 5 von der Offenstellung in die Schaltstellung benötigte Energie, wird die Welle 9 durch die verbleibende Federenergie weitergedreht und die Hauptfeder 6 pendelt sich in entspannter Position ein. Die verbleibende Federenergie muss nicht in Bauteilen des Vakuumschalters aufgenommen werden. Die Schaltkontakte sind nun geschlossen und der Vakuumschalter 1 ist somit in seinem Betriebszustand. Daraufhin erfolgt ein Start des elektromotorischen Antriebs 10, der die Hauptfeder 6 mittels der Welle 9 wieder vorspannt. Überschreitet die Klinke 14 den Totpunkt der Hauptfeder 6 und passiert den Schnappschalter, so wird der elektromotorische Antrieb 10 durch den Schnappschalter ausgeschaltet. Die Klinke 14 wird über die Hauptfeder 6 gegen die Klinke 15 gezogen und nicht mit voller Motorkraft dagegen gefahren. Die vorgespannte Hauptfeder 6 wird über den Verriegelungsmechanismus 11 im vorgespannten Zustand gehalten.In the standby state, the main spring 6 is in the prestressed state and is held by the locking mechanism 11 in this state, the switch contacts are open, the shift rod 5 is in the open position. If the switching command is given, the electrical holding magnet 20 is connected to the power supply, therefore attracts the armature 21 and locks the latch bolt 19 in the pivotal locking position. The battery voltage is applied to the electrical release magnet 16 and thereby the pawl 15 of the locking mechanism 11 retracted. As a result, the pawl 14 is unlocked, the main spring 6 contracts and rotates the shaft 9. The cam 12 engages with the lever 13, whereby the shift rod 5 is moved upward and is transferred from the open position to the switching position. When transferring the shift rod 5 from the open position to the shift position, the ramp 22 of the shift rod 5 and the ramp 23 of the latch 19 slide past each other, the latch bolt 19 is longitudinally displaced against the spring 24 to the undercut 25 of the shift rod 5, the upper end of the latch 19 reached. The latch bolt 19 is pressed by the spring 24 in the undercut 25 of the shift rod 5 and locks the shift rod 5 in the switching position. The return springs 26 are stretched and held by means of the latching bolt 19 and the Elektrohaltemagneten 20 in its biased position. The cam 12 and the lever 13 are now no longer engaged. Since the stored energy in the main spring 6 is greater than the energy required to transfer the shift rod 5 from the open position to the shift position, the shaft 9 is further rotated by the remaining spring energy and the main spring 6 settles in a relaxed position. The remaining spring energy does not have to be included in components of the vacuum switch. The switching contacts are now closed and the vacuum switch 1 is thus in its operating state. This is followed by a start of the electromotive drive 10, which biases the main spring 6 by means of the shaft 9 again. Exceeds the pawl 14 the dead center of the main spring 6 and passes the snap-action switch, the electric motor drive 10 is turned off by the snap-action switch. The pawl 14 is pulled over the main spring 6 against the pawl 15 and not driven against it with full engine power. The prestressed main spring 6 is held in the prestressed state via the locking mechanism 11.

Wird der Öffnungsbefehl gegeben, so wird der Elektrohaltemagnet 20 ausgeschaltet, so dass der Magnetanker 21 nicht mehr angezogen wird. Die Rückstellfedern 26 drücken die Schaltstange 5 nach unten. Dadurch wird eine Kraft auf den Rastriegel 19 ausgeübt und der Rastriegel 19 um seinen Schwenkpunkt 27 nach unten verschwenkt. Dies gibt die Schaltstange 5 frei, die in die Offenstellung überführt wird, die Schaltkontakte werden geöffnet. Da die Hauptfeder 6 im Betriebszustand bereits wieder vorgespannt wurde, befindet sich der Vakuumschalter wieder in seinem Bereitschaftszustand. Für einen erneuten Schließvorgang muss daher nur Energie für den Einschaltimpuls zum Lösen der Klinke 14 aus dem Bordnetz bereitgestellt werden. Dadurch ist ein Schließen des Vakuumschalters auch nach Stunden oder Tagen ohne wesentliche Energie aus der Fahrzeugbatterie möglich.If the opening command is given, the electric holding magnet 20 is turned off, so that the armature 21 is no longer attracted. The return springs 26 push the shift rod 5 down. As a result, a force is exerted on the latching bolt 19 and the latching bolt 19 is pivoted about its pivot point 27 downwards. This releases the switching rod 5, which is transferred to the open position, the switch contacts are opened. Since the main spring 6 has already been re-biased in the operating state, the vacuum switch is again in its ready state. For a renewed closing process, therefore, only energy for the switch-on pulse for releasing the pawl 14 from the vehicle electrical system must be provided. As a result, closing the vacuum switch is possible even after hours or days without significant energy from the vehicle battery.

Es ist auch möglich, den Vakuumschalter 1 in einen Ruhezustand zu überführen. In dem Ruhezustand sind die Schaltkontakte geöffnet, die Schaltstange 5 befindet sich in der Offenstellung und die Hauptfeder 6 ist entspannt.It is also possible to convert the vacuum switch 1 into a resting state. In the idle state, the switch contacts are opened, the shift rod 5 is in the open position and the main spring 6 is relaxed.

Der Vakuumschalter 1 zeichnet sich dadurch aus, dass er einen voll elektromechanischen, druckluftunabhängigen Antrieb aufweist. Es kann beim Fahrzeugstart daher keine Probleme durch ungenügenden Druck der Druckluft geben. Da der Schaltvorgang durch die in der Hauptfeder 6 gespeicherte Energie gestartet wird, ist auch ein Einschalten bei schwacher Batteriespannung möglich. Der Vakuumschalter 1 kann auch problemlos für Retrofitanwendungen installiert werden, da keine zusätzlichen Einrichtungen, wie Druckluftleitungen, Wasserabscheider oder Staubfänger benötigt werden. Durch die Druckluftunabhängigkeit wird zudem ein sicherer Betrieb auch bei Extremtemperaturen ermöglicht, die Wartungskosten sind geringer.The vacuum switch 1 is characterized in that it has a fully electro-mechanical, compressed air-independent drive. Therefore, there can be no problems at vehicle start due to insufficient pressure of the compressed air. Since the switching operation is started by the energy stored in the main spring 6, it is also possible to switch on with a low battery voltage. The vacuum switch 1 can also be easily installed for retrofit applications, since no additional facilities, such as compressed air lines, water separators or dust collectors are needed. The independence from compressed air also enables safe operation even at extreme temperatures and reduces maintenance costs.

Zudem weist der Vakuumschalter 1 ein doppeltes Failsafe-Prinzip auf: bei Stromausfall öffnet sich der Elektrohaltemagnet 20 des Rastriegels 19 und überführt den Rastriegel 19 in die Schwenkentriegelungsstellung, so dass die Schaltkontakte zwangsgeöffnet werden. Der elektrische Auslösemagnet 16 des Verriegelungsmechanismus 11 verriegelt im stromlosen Zustand die Klinken 14 und 15, so dass kein Wiedereinschalten des Vakuumschalters erfolgt.In addition, the vacuum switch 1 has a double failsafe principle: in the event of a power failure, the electric holding magnet 20 of the latching bolt 19 opens and transfers the latching bolt 19 in the Schwenkentriegelungsstellung, so that the switch contacts are forcibly opened. The electrical release magnet 16 of the locking mechanism 11 locked in the de-energized state, the pawls 14 and 15, so that no reconnection of the vacuum switch takes place.

Claims (23)

  1. Vacuum switch (1) for railway operation having at least two switching contacts and one drive system (3) with a switching rod (5) which moves at least one switching contact, wherein the drive system (3) comprises a main spring (6), which moves the switching rod (5) from an open position to a switching position, a drive (10) for prestressing the main spring (6), and a locking mechanism (11) for locking the main spring (6) in the prestressed state, characterized in that the drive system furthermore comprises a latching bar (19) which is mounted such that it can pivot, wherein the latching bar (19) is arranged such that it can be moved longitudinally at least in a pivot locking position, such that the switching rod (5) can be released by means of the latching bar (19) and can be locked in the switching position when moving from the open position to the switching position, and the switching rod (5) can be released by pivoting the latching bar (19) in order to move from the switching position to the open position when the latching bar (19) is in a pivot unlocking position.
  2. Vacuum switch (1) according to Claim 1, characterized in that the drive (10) is an electric-motor drive.
  3. Vacuum switch (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the latching bar (19) has a holding electromagnet (20, 21) for locking the latching bar (19) in the pivot locking position and for unlocking the latching bar (19) in the pivot unlocking position, wherein the latching bar (19) is locked when current is flowing through the holding electromagnet (20, 21), and is unlocked when no current is flowing through the holding electromagnet (20, 21).
  4. Vacuum switch (1) according to Claim 3, characterized in that the holding electromagnet (20, 21) is arranged at that end of the latching bar (19) which is remote from the switching rod (5).
  5. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the latching bar (19) has a spring (24) which acts in the longitudinal movement direction of the latching bar (19).
  6. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the latching bar (19) and the switching rod (5) have mutually associated lead-in ramps (22, 23), which are arranged adjacent to one another when the switching rod (5) is moved from the open position to the switching position.
  7. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the switching rod (5) has an undercut (25), into which the latching bar (19) is latched in the switching position.
  8. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the latching bar (19) is connected to a damper (29).
  9. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the switching rod (5) has a resetting mechanism for moving the switching rod (5) to the open position.
  10. Vacuum switch (1) according to Claim 9, characterized in that the resetting mechanism comprises at least one resetting spring (26).
  11. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the main spring (6) is connected to the switching rod (5) by means of a coupling device, which acts as a function of the switching state, such that the main spring (6) and the switching rod (5) are coupled when the switching rod (5) is being moved from the open position to the switching position, and are decoupled in the switching position.
  12. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the electric-motor drive (10) is connected to the main spring (6) by means of a shaft (9).
  13. Vacuum switch (1) according to Claim 12, characterized in that the main spring (6) is arranged with an end area (8) eccentrically on the shaft (9).
  14. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the coupling device comprises a coupling transmission, wherein the main spring (6) is connected to the switching rod (5) by means of the coupling transmission.
  15. Vacuum switch (1) according to Claim 14, characterized in that the coupling transmission comprises at least one cam (12) which is arranged on the shaft (9).
  16. Vacuum switch (1) according to Claim 15, characterized in that the cam (12) is operatively connected to a lever (13) which is connected to the switching rod (5), when the switching rod (5) is moved from the open position to the switching position.
  17. Vacuum switch (1) according to one of Claims 15 or 16, characterized in that the cam (12) is designed such that it is operatively connected to the lever (13) in a maximum angle range of 240°.
  18. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the locking mechanism (11) has an electrical release magnet (16), and the locking mechanism (11) is unlocked when current is flowing through the electrical release magnet (16).
  19. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 18, characterized in that the locking mechanism (11) has a first catch (14) which is connected to the main spring (6) and a second catch (15) which is connected to the electrical release magnet (16), wherein the first catch (14) engages with the second catch (15) in the locking state.
  20. Vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 19, characterized in that the switching rod (5) is connected to at least one of the switching contacts via a knee joint (17).
  21. Vacuum switch (1) according to Claim 20, characterized in that the knee joint (17) comprises a spring transmission (18), and the switching contacts can be readjusted by means of the spring transmission (18).
  22. Method for switching the switching contacts of a vacuum switch (1) according to one of Claims 1 to 21, characterized by the following steps:
    - positioning of the switching rod (5) into the switching position,
    - moving the latching bar (19) to the pivot unlocking position, and
    - moving the switching rod (5) to the open position by means of the reset mechanism.
  23. Method according to Claim 22, characterized in that the positioning of the switching rod (5) into the switching position comprises the following steps:
    - moving the latching bar (19) to the pivot locking position,
    - unlocking the locking mechanism (11) of the main spring (6),
    - moving the switching rod (5) from the open position to the switching position,
    - prestressing the main spring (6) and
    - closing the locking mechanism (11) of the main spring (6).
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