EP2188823B1 - Isolierende schaltstange - Google Patents

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EP2188823B1
EP2188823B1 EP08803933.4A EP08803933A EP2188823B1 EP 2188823 B1 EP2188823 B1 EP 2188823B1 EP 08803933 A EP08803933 A EP 08803933A EP 2188823 B1 EP2188823 B1 EP 2188823B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulating
switching rod
helical compression
insulating body
drive element
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
EP08803933.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2188823A1 (de
Inventor
Ralf-Reiner Volkmar
Marianne Peter
Gottfried Schuster
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2188823A1 publication Critical patent/EP2188823A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2188823B1 publication Critical patent/EP2188823B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—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
    • 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
    • H01H2033/6667—Details concerning lever type driving rod arrangements

Definitions

  • the invention relates to an insulating shift rod with a drive element for initiating a drive movement in an electrical contact system of a switching device and for generating a contact force in the closed state of the contact system with a clamping device for the drive element of the shift rod to maintain the contact force.
  • Such an insulating switching rod is known from the prior art.
  • switching devices such as circuit breakers
  • the insulating switching rod serves on the one hand for galvanic separation of the drive unit from the contact system and on the other hand to initiate the drive movement and to generate a substantially constant contact force in the closed state of the contact system.
  • the insulating shift rod comprises a tensioning device, which is arranged in a cavity of the shift rod and acts between a drive element and a housing of the shift rod, so that when closed by the tensioning device, the contact force is maintained on the contact system.
  • the tensioning device comprises an arrangement of helical compression springs, by means of which the contact force is generated.
  • the helical compression spring is surrounded by a housing part, which in turn is integrated in a housing part for the shift rod, wherein both the two Housing parts and connecting and / or cover parts of the housing parts are made of insulating material.
  • the housing parts are fastened together by screw connection and to the switching device by means of a flange, as for example from DE 197 16 956 A1 .
  • DE 9319264 U1 or DE 9203990 U1 is known.
  • a clamping connection from the DE 3742459 A1 known. This represents a particularly complex and complex construction.
  • Object of the present invention is to provide an insulating shift rod of the type mentioned in such a way that it is simple to assemble and mount, with no torsional moments are to be introduced into the switch contact system when mounted.
  • the mountable in the switching device shift rod due to the bias spring force of the tensioning device is quasi one piece movable and can only be disassembled in their disassembled from the interrupter state by means of targeted external force and torque introduction.
  • the plug-and-lock connection allows the plug-and-lock connection the reduction of Isolierstoffmaschine the shift rod on two insulator. Due to the avoidance of metal parts required in the prior art, the insulating shift rod according to the invention (also called Isolierschaltstange) is easy to manufacture and inexpensive.
  • a possible simple embodiment of the invention provides that the plug-and-detent connection is designed in the form of a bayonet closure. As a result, a simple and quick to manufacture and releasable mechanical connection of shift rod and drive element is possible. These are connected by nesting and twisting each other and pressed against each other. In addition, a catch can be provided to secure the connection.
  • the shift rod and the drive element are each surrounded by an associated insulating body, which are plugged into one another and locked together.
  • an associated insulating body which are plugged into one another and locked together.
  • only two insulating or insulating parts are required, in which one or more spring elements, in particular helical compression springs can be inserted as a clamping device.
  • the two insulating bodies in a simple manner in casting, injection molding or other suitable method for producing the complex body geometry can be produced.
  • one of the insulating body, in particular of the switching rod surrounding the insulating body is fixed and thus stored stationary and the surrounding the drive element insulating body movably.
  • the drive element in a simple manner by handling a single movable insulating body, the up on the stationary insulator or used and on or in this longitudinally movable and rotatable feasible and can be latched, mounted and dismounted.
  • the clamping device is associated with one of the insulating body.
  • at least the insulating element associated with the switching rod has a cavity in which a helical compression spring arrangement is arranged as a clamping device, which comprises at least one helical compression spring arranged around the switching rod.
  • the tensioning device may comprise a helical compression spring arranged around the drive element.
  • a plurality of separate and / or nested helical compression springs can be arranged in each case around the drive element and / or the shift rod.
  • the tensioning device designed as a helical compression spring arrangement may comprise separate mutually opposite and a plurality of oppositely wound and nested helical compression springs, which have a total of a large spring force.
  • a clamping device it is possible with such a clamping device to produce large contact forces of 3500 N to 5000 N at a working stroke between 0 mm and 5 mm with a compact construction volume, wherein the helical compression spring arrangement an average spring rate of 200 N / mm at an unstretched length of approx 100 mm and for a given inner and outer coil diameter.
  • a buckling safety of the helical compression spring assembly is substantially increased because one or more mutually opposed helical compression springs are stably guided or the counter-wound helical compression springs mutually stabilize against buckling, whereby the wear of the device is reduced.
  • the helical compression spring assembly also has no edges, so that friction effects on the wall of the cavity are reduced and the wear of the Spring is lowered.
  • helical compression springs compared to previously conventional disc springs on a flatter characteristic with a comparatively constant contact force in the wake.
  • the two insulating body are provided in a further advantageous embodiment on the inside and / or outside with locking grooves and / or snap-in hooks.
  • the insulating body are provided with mutually corresponding locking grooves and latching hooks which engage positively and non-positively in the inserted and latched state.
  • B. during the switching process can additionally reinforcing elements, for. B. star-shaped integrated metallic struts, be provided.
  • guide grooves can additionally be provided on at least one of the insulator, in particular on the stationary insulator inside or outside.
  • the guide grooves can be provided with a suitable lubricant.
  • the locking grooves can serve as guide grooves.
  • FIG. 1 shows a switch pole 1 of a circuit breaker known as such for switching or interrupting currents of a multi-phase AC network.
  • the switch pole 1 comprises an insulating housing 2, in which a first connection piece 3 and a second connector, not shown, for connection to figuratively not shown busbars or output conductor of the switching device are arranged.
  • a drive unit 4 is provided to initiate a drive movement in an electrical contact system of a trained as a vacuum interrupter 5 switching device.
  • an electrically conductive connection via the contact system of the vacuum interrupter 5 by means of, for example, designed as a magnetic drive unit 4 can be prepared or separated.
  • the drive unit 4 engages in order to initiate the drive movement, in particular a translational movement and / or a rotational movement in the drive bolt 8.
  • the insulating shift rod 7 comprises the connecting rod 6.
  • the insulating shift rod 7 and the drive bolt 8 are each surrounded by an associated insulating body 9 and 10 respectively.
  • the insulating body 9 and 10 are made of insulating material.
  • the connecting rod 6 and the drive pin 8 are part of the insulating shift rod 7, which with respect to the FIGS. 2 to 8 will be explained in more detail below.
  • the insulating shift rod 7 is mechanically coupled to the drive unit 4 via the drive pin 8, via which a drive movement is introduced into the moving contact element of the vacuum interrupter 5.
  • FIG. 2 shows the insulating shift rod 7 with drive pin 8 FIG. 1 in a detailed view.
  • the insulating shift rod 7 comprises the insulating body 9, in which the connecting rod 6 is cast.
  • the insulating body 10 of the drive pin 8 is cast.
  • the insulating body 9 has a cylindrical cavity 11, which is closed by means of the other insulating body 10.
  • the cast-in in the insulating body 9 connecting rod 6 and cast in the insulating body 10 drive pin 8 extend surrounded by the insulating material from the respective bottom of the insulating body 9 and 10 out cylindrically.
  • the drive bolt 8 further has a connection-like portion 12, which serves to receive a connection element, not shown.
  • the two insulating body 9 and 10 are plug-in connection 13 in or one another plugged and locked together connectable.
  • the insulating body 9 is stationary with the connected to the vacuum interrupter 5 connecting rod 6 and thus executed fixed.
  • the insulating body 10 with the drive pin 8 is movable, in particular longitudinally movable and rotatable.
  • the cavity 11 at its open end 13 a introduced into the wall of the fixed insulator 9, for example, segmentally circumferential groove-shaped and serving as a locking groove 14 recess.
  • the movable insulating body 10 has for this purpose a serving as a latching hook 15 projection on, which is guided in the locking groove 14 and can be latched in an end position.
  • the detent groove 14 limited by the height of the movement of the locking groove 14 longitudinally movable and rotatably guided insulator 10 and thus serves as a stop element.
  • the height of the locking groove 14 is chosen so that it is substantially greater than the height of the latching hook 15.
  • the height or the course of the locking groove 14 is selected such that by means of the clamping device 18, a biasing force is set.
  • a tensioning device 18 is a helical compression spring arrangement (hereinafter called helical compression spring assembly 18) arranged with at least one helical compression spring F.
  • the helical compression spring assembly 18 is biased at a single helical compression spring F between a spring plate 16 arranged in the bottom region of the cavity 11 and a further spring plate 17 arranged in the bottom region of the insulating body 10.
  • the helical compression spring F has an inner diameter on which the outer diameter of the cylindrical elevations from the bottom regions of the two insulating 9 or 10 corresponds, so that the helical compression spring F is guided on the inner wall of these surveys.
  • the helical compression spring assembly 18 may comprise two separate helical compression springs F1 and F2, which are arranged opposite each other on the connecting rod 6 and the drive pin 8 and are moved towards each other and biased upon actuation of the drive pin 8.
  • the helical compression spring arrangement 18 a tilting security of the spring arrangement is ensured because the helical compression spring / F or F1, F2 out in the spring plates 16, 17 and is stabilized against tilting or are.
  • the helical compression spring arrangement 18 it is possible, in particular, to generate large contact forces of 3,500 to 5,000 N with a working stroke between 0 and 5 mm, the helical compression spring arrangement 18 having an average spring rate of 200 N / mm at an unstretched length of approx 100 mm and for a given inner and outer coil diameter.
  • this may also include more than one helical compression spring. In the case of several helical compression springs, these can in particular be wound in opposite directions.
  • Figures 3 and 4 show different embodiments of different housing shapes of the insulating body 9 and 10 and different plug-and-detent connections 13th
  • the detent groove 14 is inserted on the fixed insulating body 9 on the outside in the wall thereof.
  • the movable insulating body 10 has with the locking groove 14 corresponding locking hooks 15 which engage around the fixed insulating body 10 and are guided in the locking groove 14 longitudinally movable and rotatable in this latched.
  • the insulating body 10 also has a cavity 19.
  • the two insulating body 9 and 10 are performed in the manner of nested bells, wherein in the inner wall of the stationary insulating body 9, the locking groove 14 is introduced, in which a projection of the insulating body 10 is guided as a latching hook 15 longitudinally movable and rotatable and latched.
  • FIGS. 5 to 8 show schematically in longitudinal section an embodiment of an insulating shift rod 7 according to the invention with a constructed as a bayonet lock plug and locking connection 13 of shift rod 7 and drive pin 8 in different plug and detent positions.
  • the movable insulating body 10 of the drive pin 8 is inserted into the opening area and the cavity 11 of the stationary or fixed insulating body 9 and 10, in particular plugged.
  • both or only one of the two insulating body 9 and 10 is movable during assembly / disassembly - the two insulator 9 and 10 are also inserted into one another.
  • the latching hooks 15 are radially from the movable insulating body 10.
  • the two insulators 9 and 10 are, as in FIG. 6 shown plugged into each other in the insertion direction to a stop and then at least one of the two insulating 9 or 10 or both mutually rotated to a rotation stop and then moved against the direction of insertion to a latching stop and there latching connected, as in FIGS. 7 and 8 shown.
  • Such as a bayonet lock plug-and-latching connection 13 is a simple and quick to manufacture and releasable mechanical connection of shift rod 7 and drive bolt 8 allows.
  • FIGS. 5 to 8 illustrated embodiment of the male and female connection 13 is an embodiment, wherein the number, type, shape and / or the course of latching hooks 15 and / or locking grooves 14 may vary.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine isolierende Schaltstange mit einem Antriebselement zur Einleitung einer Antriebsbewegung in ein elektrisches Kontaktsystem eines Schaltgerätes und zur Erzeugung einer Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems mit einer Spannvorrichtung für das Antriebselement der Schaltstange zur Aufrechterhaltung der Kontaktkraft.
  • Eine derartige isolierende Schaltstange ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Schaltgeräten, wie beispielsweise Leistungsschaltern, mit einem in einer Vakuumröhre angeordneten elektrischen Kontaktsystem, wobei eine Antriebsbewegung über eine Antriebseinheit auf das Kontaktsystem eingeleitet wird, dient die isolierende Schaltstange einerseits zur galvanischen Trennung der Antriebseinheit von dem Kontaktsystem und andererseits zur Einleitung der Antriebsbewegung und zur Erzeugung einer im Wesentlichen gleich bleibenden Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems. Dazu umfasst die isolierende Schaltstange eine Spannvorrichtung, die in einem Hohlraum der Schaltstange angeordnet ist und zwischen einem Antriebselement und einem Gehäuse der Schaltstange wirkt, so dass bei geschlossenem Zustand durch die Spannvorrichtung die Kontaktkraft auf das Kontaktsystem aufrechterhalten ist.
  • Bei der aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten isolierenden Schaltstange umfasst die Spannvorrichtung eine Anordnung von Schraubendruckfedern, durch welche die Kontaktkraft erzeugt wird. Dabei ist die Schraubendruckfeder von einem Gehäuseteil umgeben, das wiederum in einem Gehäuseteil für die Schaltstange integriert ist, wobei sowohl die beiden Gehäuseteile als auch Verbindungs- und/oder Abdeckteile der Gehäuseteile aus Isolierstoffmaterial sind. Dabei sind die Gehäuseteile miteinander durch Schraubverbindung und an das Schaltgerät mittels eines Flansches befestigt, wie dies beispielsweise aus der DE 197 16 956 A1 , DE 9319264 U1 oder DE 9203990 U1 bekannt ist. Auch ist anstelle einer Schraubverbindung eine Klemmverbindung aus der DE 3742459 A1 bekannt. Dies stellt eine besonders aufwändige und komplexe Konstruktion dar.
  • Weiterhin ist aus der europäischen Veröffentlichungsschrift EP 0 782 162 A2 ein Hochspannungsschalter bekannt, bei dem ein Antriebselement und eine Schaltstange der eingangs genannten Art mittels eines federnden Schnapprings miteinander verbunden sind.
  • In der Veröffentlichungsschrift JP 2004 241373 A ist eine Vakuumschaltröhre beschrieben, bei der ein Gleitlager mittels eines Bajonettverschlusses mit einer Endplatte des Schaltröhrengehäuses verbunden ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine isolierende Schaltstange der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, dass diese einfach aufgebaut und montierbar ist, wobei bei Montage keine Torsionsmomente in das Schaltkontaktsystem eingeleitet werden sollen.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine isolierende Schaltstange nach dem Patentanspruch 1.
  • Mittels einer Steck- und Rast-Verbindung von Schaltstange und Antriebselement wird in vorteilhafter Weise eine einfache Montage ermöglicht, wobei durch die Steck-Rast-Verbindung beim Fügen und Einrasten durch weiteres Zusammenpressen der beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildeten Spannvorrichtung eine hohe Kontaktkraft auf die Schaltgeräte-, insbesondere Schaltröhrenkontakte erzeugt wird. Somit ist die in das Schaltgerät montierbare Schaltstange aufgrund der Vorspannfederkraft der Spannvorrichtung quasi einstückig beweglich und kann nur im von der Schaltröhre demontierten Zustand mittels gezielter äußerer Kraft- und Drehmomenteinleitung wieder in ihre Einzelteile zerlegt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Steck-Rast-Verbindung die Reduzierung der Isolierstoffteile der Schaltstange auf zwei Isolierkörper. Bedingt durch die Vermeidung von im Stand der Technik erforderlichen Metallteilen ist die erfindungsgemäße isolierende Schaltstange (auch Isolierschaltstange genannt) einfach herstellbar und kostengünstig.
  • Eine mögliche einfache Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steck-Rast-Verbindung in Form eines Bajonettverschlusses ausgebildet ist. Hierdurch ist eine einfache und schnell herstell- und lösbare mechanische Verbindung von Schaltstange und Antriebselement ermöglicht. Dabei werden diese durch Ineinanderstecken und gegenseitiges Verdrehen verbunden und gegeneinander gepresst. Zusätzlich kann zur Sicherung der Verbindung eine Raste vorgesehen sein.
  • Die Schaltstange und das Antriebselement sind jeweils von einem zugehörigen Isolierkörper umgeben, welche ineinander steckbar und miteinander rastbar verbindbar sind. Somit sind nur noch zwei Isolierkörper oder Isolierstoffteile erforderlich, in die ein oder mehrere Federelemente, insbesondere Schraubendruckfedern als Spannvorrichtung einlegbar sind. Dabei sind die beiden Isolierkörper in einfacher Art und Weise im Gieß-, Spritzgieß- oder einem anderen geeigneten Verfahren zur Erzeugung der komplexen Körpergeometrie herstellbar.
  • Zweckmäßigerweise ist eines der Isolierkörper, insbesondere der die Schaltstange umgebende Isolierkörper fest und somit stationär gelagert und der das Antriebselement umgebende Isolierkörper beweglich gelagert. Hierdurch kann das Antriebselement in einfacher Art und Weise durch Handhabung eines einzelnen beweglichen Isolierkörpers, der auf den stationären Isolierkörper auf- oder einsetzbar und auf bzw. in diesem längsbeweglich und drehbar führbar und einrastbar ist, montiert und demontiert werden.
  • Je nach Ausführungsform ist die Spannvorrichtung einem der Isolierkörper zugeordnet. So weist beispielsweise zumindest der der Schaltstange zugehörige Isolierkörper einen Hohlraum auf, in welchem als Spannvorrichtung eine Schraubendruckfederanordnung angeordnet ist, die mindestens eine um die Schaltstange angeordnete Schraubendruckfeder umfasst. Alternativ oder zusätzlich kann die Spannvorrichtung eine um das Antriebselement angeordnete Schraubendruckfeder umfassen. Auch können um das Antriebselement und/oder die Schaltstange jeweils mehrere separate und/oder ineinander verschachtelte Schraubendruckfedern angeordnet sein. Mit anderen Worten: Die als Schraubendruckfederanordnung ausgebildete Spannvorrichtung kann separate einander gegenüberliegende und mehrere gegenläufig gewickelte und ineinander verschachtelte Schraubendruckfedern umfassen, die insgesamt über eine große Federkraft verfügen. Insbesondere ist es mit einer derartigen Spannvorrichtung möglich, bei einem kompakten Bauvolumen große Kontaktkräfte von 3500 N bis 5000 N bei einem Arbeitshub zwischen 0 mm und 5 mm zu erzeugen, wobei die Schraubendruckfederanordnung eine gemittelte Federrate von 200 N/mm bei einer ungespannten Länge von ca. 100 mm und bei vorgegebenem inneren und äußeren Windungsdurchmesser aufweist. Des Weiteren ist in vorteilhafter Weise eine Knicksicherheit der Schraubendruckfederanordnung wesentlich erhöht, weil einzelne oder mehrere einander gegenüberliegende Schraubendruckfedern stabil geführt oder die gegenläufig gewickelten Schraubendruckfedern sich gegenseitig gegen ein Verknicken stabilisieren, wodurch der Verschleiß der Vorrichtung reduziert wird. Die Schraubendruckfederanordnung weist zudem keine Kanten auf, so dass Reibungseffekte an der Wandung des Hohlraumes verringert sind und der Verschleiß der Feder herabgesetzt ist. Darüber hinaus weisen Schraubendruckfedern im Vergleich zu bislang üblichen Tellerfedern eine flachere Kennlinie auf mit einer vergleichsweise konstanten Kontaktkraft im Gefolge.
  • Für eine steck- und rastbare Verbindung der beiden Isolierkörper sind diese in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform innenseitig und/oder außenseitig mit Rastnuten und/oder Rasthaken versehen. In vorteilhafter Weise sind die Isolierkörper mit zueinander korrespondierenden Rastnuten und Rasthaken versehen, die im gesteckten und gerasteten Zustand form- und kraftschlüssig ineinander greifen. Zur Erhöhung der Schlagfestigkeit der Rasthaken oder Zapfen des beweglichen Isolierkörpers bei Schlagbeanspruchung z. B. beim Schaltvorgang können zusätzlich Verstärkungselemente, z. B. sternförmig integrierte, metallische Rundstreben, vorgesehen sein.
  • Für eine einfache, sichere und weitgehend spielarme Führung des beweglichen Isolierkörpers der Schaltstange bei der Montage oder Demontage können zusätzlich Führungsnuten an zumindest einem der Isolierkörper, insbesondere am stationären Isolierkörper innen- oder außenseitig vorgesehen sein. Für eine sichere Führung können die Führungsnuten mit einem geeigneten Schmiermittel versehen sein. Auch können die Rastnuten als Führungsnuten dienen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1
    einen Schalterpol eines Schaltgerätes mit einer erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange mit Antriebselement,
    FIG 2
    eine Detailansicht der erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange mit Antriebselement, wobei diese zugehörige ineinander steck- und rastbare Isolierkörper mit innenseitigen Rast- und Führungsnuten aufweisen,
    FIG 3
    eine Detailansicht der erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange mit Antriebselement, wobei diese zugehörige ineinander steck- und rastbare Isolierkörper mit außenseitigen Rast- und Führungsnuten aufweisen,
    FIG 4
    eine Detailansicht der erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange mit Antriebselement, wobei diese zugehörige ineinander steck- und rastbare glockenförmige Isolierkörper mit innenseitigen Rast- und Führungsnuten aufweisen, und
    FIG 5 bis 8
    schematisch im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange mit Antriebselement, wobei diese mittels einer als Bajonettverschluss ausgebildeten Steck- und Rast-Verbindung von Schaltstange und Antriebselement in verschiedenen Steck- und Rastpositionen miteinander verbindbar sind.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Figur 1 zeigt einen Schalterpol 1 eines als solchen bekannten Leistungsschalters zum Schalten bzw. Unterbrechen von Strömen eines mehrphasigen Wechselstromnetzes. Der Schalterpol 1 umfasst ein Isolierstoffgehäuse 2, in welchem ein erstes Anschlussstück 3 sowie ein zweites nicht dargestelltes Anschlussstück zum Anschluss an figürlich nicht dargestellte Sammelschienen bzw. Abgangsleiter des Schaltgerätes angeordnet sind. Zur Einleitung einer Antriebsbewegung in ein elektrisches Kontaktsystem einer als Vakuumschaltröhre 5 ausgebildeten Schaltgerätes ist eine Antriebseinheit 4 vorgesehen.
  • Zwischen dem ersten Anschlussstück 3 und dem zweiten nicht dargestellten Anschlussstück ist eine elektrisch leitende Verbindung über das Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre 5 mittels der beispielsweise als Magnetantrieb ausgebildeten Antriebseinheit 4 herstell- bzw. trennbar. Hierbei ist ein nicht dargestelltes Bewegkontaktelement der Vakuumschaltröhre 5 mittels einer isolierenden Schaltstange 7, die eine leitende Verbindungsstange 6 umfasst, mit einem als Antriebsbolzen ausgebildeten Antriebselement 8 (im Weiteren Antriebsbolzen 8 genannt) bewegbar. Dabei greift die Antriebseinheit 4 zur Einleitung der Antriebsbewegung, insbesondere einer translatorischen Bewegung und/oder einer Drehbewegung in den Antriebsbolzen 8 ein.
  • Darüber hinaus umfasst die isolierende Schaltstange 7 die Verbindungsstange 6. Die isolierende Schaltstange 7 und der Antriebsbolzen 8 sind jeweils von einem zugehörigen Isolierkörper 9 bzw. 10 umgeben. Die Isolierkörper 9 und 10 sind aus Isolierstoffmaterial. Die Verbindungsstange 6 und der Antriebsbolzen 8 sind dabei Teil der isolierenden Schaltstange 7, welche mit Bezug auf die Figuren 2 bis 8 weiter unten näher erläutert wird.
  • Die isolierende Schaltstange 7 ist mit der Antriebseinheit 4 über den Antriebsbolzen 8 mechanisch gekoppelt, über welche eine Antriebsbewegung in das Bewegkontaktelement der Vakuumschaltröhre 5 eingeleitet wird.
  • Figur 2 zeigt die isolierende Schaltstange 7 mit Antriebsbolzen 8 aus Figur 1 in einer Detailansicht.
  • Die isolierende Schaltstange 7 umfasst den Isolierkörper 9, in welchem die Verbindungsstange 6 eingegossen ist. In den Isolierkörper 10 ist der Antriebsbolzen 8 eingegossen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Isolierkörper 9 einen zylindrischen Hohlraum 11 auf, welcher mittels des anderen Isolierkörpers 10 verschlossen ist. Die in dem Isolierkörper 9 eingegossene Verbindungsstange 6 und der in dem Isolierkörper 10 eingegossene Antriebsbolzen 8 erstrecken sich umgeben vom Isolierstoff aus dem jeweiligen Boden der Isolierkörper 9 bzw. 10 zylindrisch heraus. Der Antriebsbolzen 8 weist ferner einen anschlussartigen Abschnitt 12 auf, welcher zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Anschlusselements dient.
  • Die beiden Isolationskörper 9 und 10 sind über eine Steck-Rast-Verbindung 13 in- oder aufeinander steckbar und miteinander rastbar verbindbar. Hierzu ist der Isolierkörper 9 mit der an der Vakuumschaltröhre 5 angebundenen Verbindungsstange 6 stationär und somit feststehend ausgeführt. Der Isolierkörper 10 mit dem Antriebsbolzen 8 ist beweglich ausgeführt, insbesondere längsbeweglich und drehbar.
  • Zur Begrenzung der Bewegung des Antriebsbolzens 8 weist der Hohlraum 11 an seinem offenen Ende 13 eine in die Wandung des festen Isolierkörpers 9 eingebrachte beispielsweise segmentweise umlaufende nutförmige und als Rastnut 14 dienende Aussparung auf. Der bewegliche Isolierkörper 10 weist hierzu korrespondierend eine als Rasthaken 15 dienende Auskragung auf, die in der Rastnut 14 geführt und in einer Endstellung einrastbar ist. Die Rastnut 14 begrenzt durch deren Höhe die Bewegung des in der Rastnut 14 längsbeweglich und drehbar geführten Isolierkörpers 10 und dient somit als Anschlagelement. Die Höhe der Rastnut 14 ist dabei so gewählt, dass sie im Wesentlichen größer als die Höhe des Rasthakens 15 ist. Darüber hinaus ist die Höhe bzw. der Verlauf der Rastnut 14 derart gewählt, dass mittels der Spannvorrichtung 18 eine Vorspannkraft eingestellt wird.
  • In dem Hohlraum 11 ist als Spannvorrichtung 18 eine Schraubendruckfederanordnung (im Weiteren Schraubendruckfederanordnung 18 genannt) mit mindestens einer Schraubendruckfeder F angeordnet. Die Schraubendruckfederanordnung 18 ist bei einer einzelnen Schraubendruckfeder F zwischen einem im Bodenbereich des Hohlraumes 11 angeordneten Federteller 16 und einem im Bodenbereich des Isolierkörpers 10 angeordneten weiteren Federteller 17 vorgespannt. Die Schraubendruckfeder F weist dabei einen Innendurchmesser auf der dem Außendurchmesser der zylinderförmigen Erhebungen aus den Bodenbereichen der beiden Isolierkörper 9 bzw. 10 entspricht, so dass die Schraubendruckfeder F an der Innenwandung dieser Erhebungen geführt ist.
  • Alternativ kann die Schraubendruckfederanordnung 18 zwei separate Schraubendruckfedern F1 und F2 umfassen, die einander gegenüberliegend auf der Verbindungsstange 6 bzw. dem Antriebsbolzen 8 angeordnet sind und bei Betätigung des Antriebsbolzen 8 aufeinander zu bewegt und vorgespannt werden.
  • Mit einer derartigen isolierenden Schaltstange 7 mit Antriebsbolzen 8 wird bei einem Schaltgerät einerseits eine galvanische Trennung zwischen der Antriebseinheit 4 und dem Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre 5 ausgebildet, da eine Antriebsbewegung der Antriebseinheit 4 über die isolierende Schaltstange 7 übertragen wird, wobei keine galvanische Verbindung zwischen dem Antriebsbolzen 8 und der Verbindungsstange 6 vorhanden ist. Des Weiteren wird nach einer erfolgten Antriebsbewegung zum Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 5 eine Kontaktkraft durch die Schraubendruckfederanordnung 18 der isolierenden Schaltstange 7 auf das Bewegkontaktelement im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 5 übertragen, weil nach erfolgter Antriebsbewegung und arretiertem Antriebsbolzen 8 durch die Schraubendruckfederanordnung 18 zwischen dem Bodenbereich über den in der Rastnut 14 eingerasteten beweglichen Isolierkörper 10 des Antriebsbolzen 8 die Federkraft der Schraubendruckfederanordnung 18 auf die Verbindungsstange 6 und damit auf das Bewegkontaktelement der Vakuumschaltröhre 5 wirkt.
  • Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, ist dabei insbesondere durch die Anordnung von der Schraubendruckfederanordnung 18 eine Kippsicherheit der Federanordnung gewährleistet, weil die Schraubendruckfeder/n F oder F1, F2 in den Federtellern 16, 17 geführt und gegen ein Verkippen stabilisiert ist bzw. sind. Mit einer derartigen Schraubendruckfederanordnung 18 ist es insbesondere möglich, bei einem kompakten Bauvolumen große Kontaktkräfte von 3.500 bis 5.000 N bei einem Arbeitshub zwischen 0 und 5 mm zu erzeugen, wobei die Schraubendruckfederanordnung 18 eine gemittelte Federrate von 200 N/mm bei einer ungespannten Länge von ca. 100 mm und bei vorgegebenem inneren und äußeren Windungsdurchmesser aufweist. Je nach Art und Aufbau der Schraubendruckfederanordnung 18 kann diese auch mehr als eine Schraubendruckfeder umfassen. Bei mehreren Schraubendruckfedern können diese insbesondere gegenläufig gewickelt sein.
  • Figuren 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für unterschiedliche Gehäuseformen der Isolierkörper 9 und 10 und unterschiedliche Steck-Rast-Verbindungen 13.
  • In Figur 3 ist die Rastnut 14 am festen Isolierkörper 9 außenseitig in dessen Wandung eingebracht. Der bewegliche Isolierkörper 10 weist mit der Rastnut 14 korrespondierende Rasthaken 15 auf, die den festen Isolierkörper 10 umgreifen und in der Rastnut 14 längsbeweglich und drehbar in diese einrastbar geführt sind.
  • In Figur 4 weist der Isolierkörper 10 ebenfalls einen Hohlraum 19 auf. Die beiden Isolierkörper 9 und 10 sind in Art von ineinander gesteckten Glocken ausgeführt, wobei in die Innenwandung des stationären Isolierkörpers 9 die Rastnut 14 eingebracht ist, in welche eine Auskragung des Isolierkörpers 10 als Rasthaken 15 längsbeweglich und drehbar sowie einrastbar geführt ist.
  • Figuren 5 bis 8 zeigen schematisch im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen isolierenden Schaltstange 7 mit einer als Bajonettverschluss ausgebildeten Steck- und Rast-Verbindung 13 von Schaltstange 7 und Antriebsbolzen 8 in verschiedenen Steck- und Rastpositionen. Hierzu wird der bewegliche Isolierkörper 10 des Antriebsbolzens 8 in den Öffnungsbereich und den Hohlraum 11 des stationären oder festen Isolierkörpers 9 und 10 eingeführt, insbesondere gesteckt. Je nach Ausführungsform - beide oder nur einer der beiden Isolierkörper 9 und 10 ist bei der Montage/Demontage beweglich - können die beiden Isolierkörper 9 und 10 auch ineinander gesteckt werden.
  • Zum Ineinanderstecken oder Hineinführen weist die Innenwandung des einen, insbesondere des festen Isolierkörpers 9 über die Oberfläche verteilt mehrere Rastnuten 14 auf, in welchen zu diesen korrespondierende Rasthaken 15 des anderen, insbesondere beweglichen Isolierkörpers 10 geführt sind. Hierzu stehen die Rasthaken 15 radial vom beweglichen Isolierkörper 10 ab.
  • Die beiden Isolierkörper 9 und 10 werden, wie in Figur 6 gezeigt, in Steckrichtung bis zu einem Anschlag ineinander gesteckt und anschließend zumindest einer der beiden Isolierkörper 9 oder 10 oder beide gegenseitig bis zu einem Drehanschlag verdreht und dann entgegen der Steckrichtung bis zu einem Rastanschlag bewegt und dort rastend verbunden, wie in Figuren 7 und 8 gezeigt.
  • Durch eine derartige als Bajonettverschluss ausgebildete Steck- und Rast-Verbindung 13 ist eine einfache und schnell herstell- und lösbare mechanische Verbindung von Schaltstange 7 und Antriebsbolzen 8 ermöglicht.
  • Die in den Figuren 5 bis 8 dargestellte Ausführungsform der Steck- und Rast-Verbindung 13 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, wobei die Anzahl, Art, Form und/oder der Verlauf von Rasthaken 15 und/oder Rastnuten 14 variieren kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schalterpol
    2
    Isolierstoffgehäuse
    3
    Erstes Anschlussstück
    4
    Antriebseinheit
    5
    Vakuumschaltröhre
    6
    Verbindungsstange
    7
    Isolierende Schaltstange
    8
    Antriebsbolzen
    9
    Fester Isolierkörper
    10
    Beweglicher Isolierkörper
    11
    Hohlraum im festen Isolierkörper
    12
    Anschlusselement
    13
    Steck-Rast-Verbindung
    14
    Rastnut
    15
    Rasthaken
    16
    Federteller des festen Isolierkörpers
    17
    Federteller des beweglichen Isolierkörpers
    18
    Spannvorrichtung
    19
    Hohlraum im beweglichen Isolierkörper
    F, F1, F2
    Schraubendruckfedern

Claims (8)

  1. Isolierende Schaltstange (7) mit einem Antriebselement (8) zur Einleitung einer Antriebsbewegung in ein elektrisches Kontaktsystem eines Schaltgerätes und zur Erzeugung einer Kontaktkraft im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems mit einer Spannvorrichtung (18) für das Antriebselement (8) der Schaltstange (7) zur Aufrechterhaltung der Kontaktkraft, wobei die Schaltstange (7) und das Antriebselement (8) mittelbar oder unmittelbar mittels einer Steck- und Rast-Verbindung (13) verbindbar sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (7) und das Antriebselement (8) jeweils von einem zugehörigen Isolierkörper (9, 10) umgeben sind, welche ineinander steckbar und miteinander rastbar verbindbar sind.
  2. Isolierende Schaltstange nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steck- und Rast-Verbindung (13) in Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet ist.
  3. Isolierende Schaltstange nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass einer der Isolierkörper (9) fest angeordnet ist, in welchen der andere Isolierkörper (10) beweglich steck- und einrastbar ist.
  4. Isolierende Schaltstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der der Schaltstange (7) zugehörige Isolierkörper (9) einen Hohlraum (11) aufweist, in welchem als Spannvorrichtung (18) eine Schraubendruckfederanordnung aus mindestens einer um die Schaltstange (7) angeordneten Schraubendruckfeder (F, F1) gebildet ist.
  5. Isolierende Schaltstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (18) zusätzlich eine um das Antriebselement (8) angeordnete Schraubendruckfeder (F, F2) aufweist.
  6. Isolierende Schaltstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass um das Antriebselement (8) und/oder die Schaltstange (7) jeweils mehrere, ineinander verschachtelte oder jeweils separate Schraubendruckfedern (F, F1, F2) angeordnet sind.
  7. Isolierende Schaltstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkörper (9, 10) innenseitig und/oder außenseitig mit mindestens einer Rastnut (14) und/oder mindestens einem Rasthaken (15) versehen sind.
  8. Isolierende Schaltstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkörper (9, 10) mit zueinander korrespondierenden Rastnuten (14) und Rasthaken (15) versehen sind, die im gesteckten Zustand form- und kraftschlüssig ineinander greifen.
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