EP3138113B1 - Vermeidung von fehlausrichtungen einer antriebsstange eines leistungsschalters - Google Patents

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EP3138113B1
EP3138113B1 EP15728813.5A EP15728813A EP3138113B1 EP 3138113 B1 EP3138113 B1 EP 3138113B1 EP 15728813 A EP15728813 A EP 15728813A EP 3138113 B1 EP3138113 B1 EP 3138113B1
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EP
European Patent Office
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drive rod
guide
drive
pole shell
circuit breaker
Prior art date
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EP15728813.5A
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EP3138113A1 (de
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Unni Suresh
Fabian RÖHRIG
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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    • 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
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H11/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches of switch contacts
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    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H2033/6667—Details concerning lever type driving rod arrangements

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker with a vacuum interrupter accommodated in a pole shell having a fixed contact and a moving contact and with an electrically insulating drive rod for initiating a drive movement from a switch drive into the moving contact for opening or closing the contact system of the vacuum interrupter.
  • the invention also relates to a method for avoiding misalignment of a drive rod of a circuit breaker.
  • a moving contact is moved along a central axis of the vacuum interrupter relative to a fixed contact.
  • a switch drive provides a corresponding drive movement.
  • An electrically insulating drive rod which connects the switch drive to the vacuum interrupter, serves to initiate the drive movement in the moving contact connection bolt of the vacuum interrupter.
  • the US3261954A and the GB1123629A have guide means on the moving contact or the drive rod.
  • the EP2575153A2 shows a threaded adapter which has a guide pin which is guided in a socket.
  • the CN203339047U discloses a vacuum switch, the moving contact being guided in a bearing on the vacuum interrupter.
  • One object of the present invention is to provide a particularly simple and at the same time inexpensive solution for avoiding misalignment of the drive rod.
  • circuit breaker according to claim 1 or by a method according to claim 4.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. The advantages and configurations explained below in connection with the circuit breaker also apply mutatis mutandis to the method according to the invention and vice versa.
  • the circuit breaker comprises a vacuum interrupter accommodated in a pole shell with a fixed contact and a moving contact, an electrically insulating one Drive rod for initiating a drive movement from a switch drive into the moving contact for opening or closing the contact system of the vacuum interrupter and a guide and / or centering means provided radially between the drive rod and the pole shell, designed for the independent axial alignment of the drive rod in the pole shell, whereby the Guide and / or centering means is connected to the drive rod.
  • the method according to the invention for avoiding misalignment of a drive rod of a circuit breaker is characterized in that the drive rod in the pole shell automatically aligns itself axially. This self-alignment takes place with the aid of a guide and / or centering means which is provided radially between the drive rod and the pole shell and is connected to the drive rod.
  • a basic idea of the invention is to provide a drive rod that centers itself in the pole shell.
  • the structural means required for self-alignment are attached to the drive rod itself. These structural means are preferably attached exclusively to the drive rod itself, so that changes to the pole shell are not necessary. Lateral movements of the drive rod in the pole shell are prevented by guide and / or centering means attached to the drive rod, which are positioned radially between the drive rod and the pole shell.
  • This is preferably at least one suitable guide and / or centering element.
  • This element preferably has dimensions at at least one point along the longitudinal axis of the drive rod such that tilting movements of the drive rod in the pole shell are essentially excluded, but are in any case reduced to a minimum.
  • the guiding and / or centering element is an annular flange whose diameter is adapted to a cylindrical shape of the pole shell in such a way that a more or less uniform, minimal annular gap is present when the drive rod is precisely aligned.
  • tilting movements are reduced to a minimum or a minimal annular gap is present means that the guide and / or centering means do not impair an axial longitudinal movement of the drive rod and thus the proper functionality of the drive rod for transmitting a drive movement to the moving contact additional radial play of the drive rod does not exist or is limited as far as possible.
  • the guide and / or centering element is always adapted to the shape of the pole shell, more precisely to the contour of the inside of the housing of the switch pole.
  • the element can also have an angular shape in order to prevent the drive rod from tilting in a pole shell having an angular cross section.
  • the guide and / or centering means can be designed as individually manageable construction elements. In one embodiment of the invention, however, the guide and / or centering means are not only attached to the drive rod, but are part, in particular, an integral part of the drive rod. The guide and / or centering means are then preferably connected in one piece to the drive rod, in particular permanently connected to the generally cylindrical base body of the drive rod.
  • the guide and / or centering means do not have to be provided continuously around the drive rod be.
  • the at least one guide and / or centering element does not have to be able to strike the inside of the pole shell all around. In such a case it may e.g. B. be sufficient if the drive rod has a guide and / or centering element which has an enlarged diameter only on two opposite sides.
  • the pole shell is not designed to be circumferentially closed, so there is no circumferential stop or guide surface for the guide and / or centering element.
  • the drive rod not only serves to mechanically connect the vacuum interrupter, more precisely the moving contact of the vacuum interrupter, to the switch drive, but also to isolate the switch drive from the contact arrangement.
  • the drive rod can have ribs made of insulating material pointing radially outward from the rod base in order to obtain a greater creepage distance.
  • the guide and / or centering element according to the invention can be obtained particularly easily if at least one of these ribs is made enlarged, in particular in such a way that its outer diameter is only insignificantly smaller than the inner diameter of the pole shell at this point.
  • the guide and / or centering element can then be manufactured in the simplest manner during the manufacture of the drive rod or the ribs, for example with the aid of an injection molding process.
  • the guide and / or centering element is preferably provided at that end of the drive rod or in the area of that end of the drive rod that is opposite the vacuum interrupter or the moving contact connection bolt of the vacuum interrupter, i.e. at or in the area of the end of the drive rod facing the switch drive. This will a possible lateral position deviation of the drive rod directly at the point of application of force prevents. A misalignment on the moving contact connection bolt that increases due to the geometry of the drive rod is therefore excluded from the outset.
  • the constructive design of the switch pole is not complicated by the invention, since no additional components are required.
  • the guide and / or centering means are designed as part of the drive rod, in particular as an integral part of the drive rod.
  • centering element can simply be injection-molded onto the drive rod or its insulating ribs, which are anyway to be produced from a plastic material, the additional costs are minimal.
  • the invention can be used particularly advantageously in medium-voltage circuit breakers.
  • FIG 1 shows an example of a switch pole 2 of a circuit breaker 1, for example a medium-voltage circuit breaker.
  • the two other switch poles 2 of the circuit breaker 1 are not shown.
  • the switch pole 2 has a pole shell 3 in which a vacuum interrupter 4 is accommodated.
  • the vacuum interrupter 4 is used to switch or interrupt a current carried through the circuit breaker 1.
  • the details of the vacuum interrupter 4 and the structure of the switch pole 2 are not shown in detail.
  • the fixed contact of the vacuum interrupter 4 is connected in an electrically conductive manner to a pole head 5 via a fixed contact connection bolt.
  • the pole head 5 is connected to a switchgear in which the circuit breaker 1 is used.
  • the moving contact of the vacuum interrupter 4 is connected via a moving contact connection bolt to a pole carrier 6, which in turn is electrically connected to the switchgear in which the circuit breaker 1 is used.
  • the lifting movement of the moving contact takes place in the direction of a central axis 7.
  • the vacuum interrupter 4 and the pole carrier 6 are followed by an axially movable drive rod 8, which mechanically connects the vacuum interrupter 4 to the switch drive 9, which is only indicated.
  • the drive rod 8 is coupled to the moving contact, more precisely to the moving contact connecting bolt of the vacuum interrupter 4.
  • the drive rod 8 is designed to be electrically insulating or has at least one insulating section in order to ensure galvanic separation between the current path on the one hand and the switch drive 9 on the other. Insulating ribs 12 spaced apart from one another are provided on a cylindrical base body 11 of the drive rod 8 in order to form a sufficient creepage distance.
  • the drive rod 8 extends through the base plate of the circuit breaker 1, which is arranged in the pole carrier 6, to initiate a drive movement, symbolized by arrow 13, in the moving contact connection bolt for opening or closing the contact system of the vacuum interrupter 4.
  • the drive rod 8, also known as an insulating rod or insulating rod, which creates a mechanical connection between the switch drive 9 and the vacuum interrupter 4, is made of a plastic material and is connected to the switch drive 9, in particular a mechanical lever of the switch drive 9, at its lower end 14 opposite the moving contact connection bolt.
  • a connecting means 15 attached to the end of the drive rod 8, here in the form of a screw nut, for connecting the drive rod 8 to the switch drive 9 is shown.
  • Radially acting forces i.e. forces that act perpendicular to that central axis 7, in the direction of which the drive rod 8 performs a longitudinal movement 13 during a switching process, can result in a misalignment of the drive rod 8 in constructions known from the prior art.
  • a misalignment is indicated by way of example by a line 16 illustrating the axial position, at the end of which the indicated moving contact 17 is located.
  • the drive rod 8 with its insulating ribs 12 is arranged freely in the pole shell 3. In other words, the insulating ribs touch 12 does not show the inside 18 of the pole shell 3 even if the drive rod 8 is inclined.
  • FIG 2 illustrated switch pole 2 of a circuit breaker 1 differs from that in FIG 1 switch pole 2 shown in that at the lower end of the drive rod 8 opposite the moving contact connection bolt or in this end region 14 of the drive rod 8, an annular flange 21 is provided, the outer diameter 22 of which is slightly smaller than the inner diameter 23 of the pole shell 3 at this axial point 24.
  • This annular flange 21 is a further insulating rib connected to the base body 11 of the drive rod 8, which acts as a guide and / or centering element, positioned radially between the drive rod 8 on the one hand and the pole shell 3 on the other, for the independent axial alignment of the drive rod 8 in the pole shell 3 is used.
  • the annular flange 21 is also made from a suitable plastic material and is connected in one piece to the base body 11 of the drive rod 8, in particular injection molded onto it.
  • the annular flange 21 completely encompassing the base body 11 of the drive rod 8 is the only structural element present along the axis 7 of the drive rod 8 with a larger diameter 22 than the other insulating ribs 12.
  • the circumference forms, more precisely said the lateral surface 25 of this annular flange 21 with the inside 18 of the pole shell 3 from a uniform annular gap 26, see FIG 2 and 5 .
  • a lateral movement of the drive rod 8 or in other words a movement in the radial direction, ie in the direction perpendicular to that central axis 7 in the direction of which the drive rod 8 performs a longitudinal movement 13, is thus limited to a minimum, namely to the width of the annular gap 26th
  • the drive rod 8 is applied radially, i.e. transversely to the central axis 7, then this lateral movement is restricted and the annular flange 21 then serves as a guide and / or centering element for guiding the drive rod 8 in the pole shell 3.
  • the drive rod 8 aligns thus independently axially. In these cases, there is actually a mechanical contact between the annular flange 21 on the one hand and the pole shell 3, more precisely its inside 18 on the other hand. If, on the other hand, there is no or only little lateral action on the drive rod 8 by the switch drive 9, the drive rod 8 moves in the desired axial direction 13 without the ring flange 21 touching the inside 18 of the pole shell 3.
  • FIGS 3 and 4 The difference between the structural design of a conventional drive rod 8 and a drive rod 8 of the switch pole 2 of a circuit breaker 1 according to the invention is shown in FIGS 3 and 4 illustrated again.
  • the thickness, more precisely the axial thickness 27 of the guide and / or centering element embodied, for example, as an annular flange 21, can also be varied.
  • the annular flange 21 is designed as a thin rib, as in FIG FIG 5 shown.
  • a drive rod 8 with such an annular flange 21 is shown in FIG FIG 6 illustrated.

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

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einer in einer Polschale aufgenommenen Vakuumschaltröhre aufweisend einen Festkontakt und einen Bewegkontakt sowie mit einer elektrisch isolierend ausgebildeten Antriebsstange zum Einleiten einer Antriebsbewegung von einem Schalterantrieb in den Bewegkontakt zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung von Fehlausrichtungen einer Antriebsstange eines Leistungsschalters.
  • Zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems einer Vakuumschaltröhre wird ein Bewegkontakt entlang einer zentralen Achse der Vakuumschaltröhre relativ zu einem Festkontakt bewegt. Ein Schalterantrieb stellt eine entsprechende Antriebsbewegung bereit. Zum Einleiten der Antriebsbewegung in den Bewegkontaktanschlussbolzen der Vakuumschaltröhre dient eine elektrisch isolierend ausgebildete Antriebsstange, die den Schalterantrieb mit der Vakuumschaltröhre verbindet. Sowohl während des Zusammenbaus des Schalterpols des Leistungsschalters, als auch während seines Betriebs kann es zu Schiefstellungen dieser Antriebsstange kommen.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das feststehende und/oder das bewegbare Kontaktstück so auszuführen, dass eine ausreichende Funktionsweise der Kontaktanordnung auch bei Schiefstellungen der Antriebsstange noch gewährleistet ist. Diese Lösung ist teuer, da besonders große Kontaktflächen benötigt werden.
  • Aus dem Stand der Technik ist es ebenfalls bekannt, zur Vermeidung solcher Fehlausrichtungen Führungssysteme zu verwenden, um Fehlfunktionen des Schalterpols von vornherein auszuschließen. Hierfür kommen zusätzliche, an der Polschale angebrachte Komponenten und Bauteile zum Einsatz, wie beispielsweise spezielle Führungslager, wodurch der konstruktive Aufbau des Schalterpols vergleichsweise komplex wird.
  • Aus der US4443672A ist bekannt eine Vakuumschaltröhre mit einer Antriebsstange anzutreiben, wobei die Antriebsstange in einem Lager am Balg der Vakuumschaltröhre geführt wird.
  • Die US3261954A und die GB1123629A weisen Führungsmittel am Bewegkontakt oder der Antriebsstange auf.
  • Aus der EP2682974A1 ist eine Schaltstange bekannt, die in einen elektromagnetischen Aktuator integriert ist.
  • Die EP2575153A2 zeigt einen Gewindeadapter, der einen Führungsstift aufweist, der in einer Buchse geführt wird.
  • Die CN203339047U offenbart einen Vakuumschalter, wobei der Bewegkontakt in einem Lager an der Vakuumschaltröhre geführt wird.
  • Aus der US5597992A ist ein Vakuumschalter bekannt, bei dem der Bewegkontakt mittels Führungsstangen und Lagern geführt wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders einfache und zugleich preiswerte Lösung zur Vermeidung von Fehlausrichtungen der Antriebsstange bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Leistungsschalter nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Leistungsschalter erläuterten Vorteile und Ausgestaltungen gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
  • Der erfindungsgemäße Leistungsschalter umfasst eine in einer Polschale aufgenommene Vakuumschaltröhre mit einem Festkontakt und einem Bewegkontakt, eine elektrisch isolierend ausgebildete Antriebsstange zum Einleiten einer Antriebsbewegung von einem Schalterantrieb in den Bewegkontakt zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre sowie ein radial zwischen der Antriebsstange und der Polschale vorgesehene Führungs- und/oder Zentriermittel, ausgebildet zur selbständigen axialen Ausrichtung der Antriebsstange in der Polschale, wobei das Führungs- und/oder Zentriermittel mit der Antriebsstange verbunden ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung von Fehlausrichtungen einer Antriebsstange eines Leistungsschalters zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Antriebsstange in der Polschale selbständig axial ausrichtet. Diese Selbstausrichtung erfolgt mit Hilfe eines radial zwischen der Antriebsstange und der Polschale vorgesehenen Führungs- und/oder Zentriermittels, welches mit der Antriebsstange verbunden ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung ist es, eine sich in der Polschale selbst zentrierende Antriebsstange bereitzustellen. Die für die Selbstausrichtung erforderlichen konstruktiven Mittel sind dabei an der Antriebsstange selbst angebracht. Vorzugsweise sind diese konstruktiven Mittel ausschließlich an der Antriebsstange selbst angebracht, so dass Veränderungen an der Polschale nicht erforderlich sind. Seitliche Bewegungen der Antriebsstange in der Polschale werden durch an der Antriebsstange angebrachte Führungs- und/oder Zentriermittel verhindert, welche radial zwischen der Antriebsstange und der Polschale positioniert sind. Dabei handelt es sich vorzugsweise um wenigstens ein geeignetes Führungs- und/oder Zentrierelement. Vorzugsweise weist dieses Element an wenigstens einer Stelle entlang der Längsachse der Antriebsstange solche Abmessungen auf, dass Kippbewegungen der Antriebsstange in der Polschale im Wesentlichen ausgeschlossen, jedenfalls aber auf ein Minimum reduziert sind. Mit anderen Worten findet dadurch eine selbständige axiale Ausrichtung der Antriebsstange in der Polschale oder anders ausgedrückt eine Selbstzentrierung der Antriebsstange in der Polschale statt. Bei dem Führungs- und/oder Zentrierelement handelt es sich um einen ringförmigen Flansch, der in seinem Durchmesser derart an eine Zylinderform der Polschale angepasst ist, dass bei einer exakten Ausrichtung der Antriebsstange ein mehr oder weniger gleichmäßiger, minimaler Ringspalt vorhanden ist.
  • Dass Kippbewegungen auf ein Minimum reduziert sind bzw. ein minimaler Ringspalt vorhanden ist, bedeutet, dass durch die Führungs- und/oder Zentriermittel eine axiale Längsbewegung der Antriebsstange und damit die ordnungsgemäße Funktionalität der Antriebsstange zur Übertragung einer Antriebsbewegung auf den Bewegkontakt nicht beeinträchtigt ist, ein darüberhinausgehendes radiales Spiel der Antriebsstange jedoch nicht besteht bzw. soweit als möglich beschränkt wird.
  • Das Führungs- und/oder Zentrierelement ist dabei stets an die Form der Polschale, genauer gesagt an die Kontur der Innenseite des Gehäuses des Schalterpols angepasst. So kann das Element beispielsweise auch eine eckige Form aufweisen, um in einer einen eckigen Querschnitt aufweisenden Polschale ein Verkippen der Antriebsstange zu verhindern.
  • Die Führungs- und/oder Zentriermittel können als einzeln handhabbare Konstruktionselemente ausgeführt sein. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Führungs- und/oder Zentriermittel jedoch nicht nur an der Antriebsstange angebracht, sondern Bestandteil, insbesondere integraler Bestandteil der Antriebsstange. Die Führungs- und/oder Zentriermittel sind dann vorzugsweise einstückig mit der Antriebsstange verbunden, insbesondere unlösbar mit dem in der Regel zylindrischen Grundkörper der Antriebsstange verbunden.
  • Ist es aufgrund konstruktiver oder funktionaler Besonderheiten des Schalterantriebs lediglich erforderlich, eine Fehlausrichtung bzw. einen seitlichen Achsversatz der Antriebsstange nur in einer bestimmten radialen Richtung zu vermeiden bzw. zu minimieren, dann müssen die Führungs- und/oder Zentriermittel nicht ununterbrochen umlaufend an der Antriebsstange vorgesehen sein. Insbesondere muss das wenigstens eine Führungs- und/oder Zentrierelement nicht umlaufend an der Innenseite der Polschale anschlagen können. In einem solchen Fall kann es z. B. ausreichend sein, wenn die Antriebsstange ein Führungs- und/oder Zentrierelement aufweist, welches einen vergrößerten Durchmesser lediglich an zwei sich gegenüberliegenden Seiten aufweist. Gleiches gilt entsprechend, wenn aufgrund konstruktiver Besonderheiten die Polschale nicht umlaufend geschlossen ausgeführt ist, eine umlaufende Anschlags- oder Führungsfläche für das Führungs- und/oder Zentrierelement also gar nicht vorhanden ist. In diesen zuletzt genannten Fällen ist es ausreichend, das wenigstens eine Führungs- und/oder Zentrierelement entsprechend der konstruktiven bzw. funktionalen Notwendigkeiten zur Selbstzentrierung auszuführen.
  • Die Antriebsstange dient nicht nur zur mechanischen Verbindung der Vakuumschaltröhre, genauer gesagt des Bewegkontaktes der Vakuumschaltröhre, mit dem Schalterantrieb, sondern auch zur Isolierung des Schalterantriebs von der Kontaktanordnung. Zum Einhalten des erforderlichen Dielektrizitätsabstandes kann die Antriebsstange radial von dem Stangengrundkörper nach außen weisende Rippen aus Isoliermaterial aufweisen, um einen größeren Kriechweg zu erhalten. Das erfindungsgemäße Führungs- und/oder Zentrierelement kann besonders einfach dadurch erhalten werden, wenn wenigstens eine dieser Rippen vergrößert ausgeführt wird, insbesondere derart, dass deren Außendurchmesser nur unwesentlich geringer ist, als der Innendurchmesser der Polschale an dieser Stelle. Das Führungs- und/oder Zentrierelement kann dann auf einfachste Art und Weise bei der Herstellung der Antriebsstange bzw. der Rippen gefertigt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Spritzgießverfahrens.
  • Das Führungs- und/oder Zentrierelement ist vorzugsweise an demjenigen Ende der Antriebsstange bzw. im Bereich desjenigen Endes der Antriebsstange vorgesehen, dass der Vakuumschaltröhre bzw. dem Bewegkontaktanschlussbolzen der Vakuumschaltröhre gegenüberliegt, also an dem bzw. im Bereich des dem Schalterantrieb zugewandten Endes der Antriebsstange. Dadurch wird eine mögliche seitliche Lageabweichung der Antriebsstange unmittelbar am Ort der Krafteinleitung verhindert. Eine sich aufgrund der Geometrie der Antriebsstange vergrößernde Schiefstellung am Bewegkontaktanschlussbolzen ist daher von vornherein ausgeschlossen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird eine von der gewünschten axialen Betriebsstellung der Antriebsstange abweichende Schiefstellung mit einfachsten Mitteln auf ein Minimum beschränkt. Ein kompliziertes Führungssystem ist hierfür nicht erforderlich. Dennoch sind Fehlfunktionen des Kontaktsystems ausgeschlossen. Überdimensionierte Kontaktstücke werden nicht benötigt.
  • Das konstruktive Design des Schalterpols wird durch die Erfindung nicht komplizierter, da keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. Die Führungs- und/oder Zentriermittel sind als Teil der Antriebsstange, insbesondere als integraler Bestandteil der Antriebsstange, ausgeführt.
  • Dadurch, dass das Zentrierelement einfach an die ohnehin aus einem Kunststoffmaterial herzustellende Antriebsstange bzw. deren Isolierrippen angespritzt werden kann, sind die Mehrkosten minimal.
  • Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Mittelspannungsleistungsschaltern anwendbar.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    einen Schalterpol eines herkömmlichen Leistungsschalters,
    FIG 2
    einen Schalterpol eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters,
    FIG 3
    einen herkömmlichen Isolierstab,
    FIG 4
    einen erfindungsgemäßen Isolierstab,
    FIG 7
    ein drittes Führungs- und/oder Zentrierelement.
  • Sämtliche Figuren zeigen die Erfindung lediglich schematisch und mit ihren wesentlichen Bestandteilen. Gleiche Bezugszeichen entsprechen dabei Elementen gleicher oder vergleichbarer Funktion.
  • FIG 1 zeigt beispielhaft einen Schalterpol 2 eines Leistungsschalters 1, beispielsweise eines Mittelspannungsleistungsschalters. Die beiden weiteren Schalterpole 2 des Leistungsschalters 1 sind nicht dargestellt. Der Schalterpol 2 verfügt über eine Polschale 3, in der eine Vakuumschaltröhre 4 aufgenommen ist. Die Vakuumschaltröhre 4 dient zum Schalten bzw. Unterbrechen eines über den Leistungsschalter 1 geführten Stromes. Die Details der Vakuumschaltröhre 4 sowie des Aufbaus des Schalterpols 2 sind im Detail nicht dargestellt. Dem Fachmann ist jedoch bekannt, dass der Festkontakt der Vakuumschaltröhre 4 über einen Festkontaktanschlussbolzen mit einem Polkopf 5 elektrisch leitend verbunden ist. Der Polkopf 5 ist mit einer Schaltanlage verbunden, in welcher der Leistungsschalter 1 verwendet wird. Der Bewegkontakt der Vakuumschaltröhre 4 ist über einen Bewegkontaktanschlussbolzen mit einem Polträger 6 verbunden, der wiederum mit der Schaltanlage, in welcher der Leistungsschalter 1 eingesetzt wird, elektrisch verbunden ist. Die Hubbewegung des Bewegkontaktes erfolgt in Richtung einer zentralen Achse 7.
  • Dieser Richtung folgend schließt sich an die Vakuumschaltröhre 4 und den Polträger 6 eine axialbewegliche Antriebsstange 8 an, welche die Vakuumschaltröhre 4 mit dem lediglich angedeuteten Schalterantrieb 9 mechanisch verbindet. Mit anderen Worten ist die Antriebsstange 8 an den Bewegkontakt, genauer gesagt an den Bewegkontaktanschlussbolzen der Vakuumschaltröhre 4 angekoppelt.
  • Die Antriebsstange 8 ist elektrisch isolierend ausgebildet oder verfügt zumindest über einen isolierenden Abschnitt, um eine galvanische Trennung zwischen dem Strompfad einerseits und dem Schalterantrieb 9 andererseits zu gewährleisten. An einem zylindrischen Grundkörper 11 der Antriebsstange 8 sind voneinander beabstandete Isolierrippen 12 vorgesehen, um eine ausreichende Kriechstrecke auszubilden.
  • Die Antriebsstange 8 erstreckt sich dabei durch die im Polträger 6 angeordnete Grundplatte des Leistungsschalters 1 hindurch zum Einleiten einer durch Pfeil 13 symbolisierten Antriebsbewegung in den Bewegkontaktanschlussbolzen zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 4. Die auch als Isolierstab oder Isolierstange bezeichnete Antriebsstange 8, welche eine mechanische Verbindung zwischen dem Schalterantrieb 9 und der Vakuumschaltröhre 4 herstellt, ist aus einem Kunststoffmaterial gefertigt und an ihrem unteren, dem Bewegkontaktanschlussbolzen gegenüberliegenden Ende 14 mit dem Schalterantrieb 9, insbesondere einem mechanischen Hebel des Schalterantriebs 9 verbunden. In FIG 1 ist lediglich ein an der Antriebsstange 8 endseitig angebrachtes Verbindungsmittel 15, hier in Form einer Schraubmutter, zum Anschließen der Antriebsstange 8 an den Schalterantrieb 9 dargestellt.
  • Durch radial wirkende Kräfte, also Kräfte, die senkrecht zu derjenigen zentralen Achse 7 wirken, in deren Richtung die Antriebsstange 8 bei einem Schaltvorgang eine Längsbewegung 13 vollführt, kann es bei aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen zu einer Schiefstellung der Antriebsstange 8 kommen. In FIG 1 ist eine solche Schiefstellung exemplarisch durch eine die Achslage veranschaulichende Linie 16 angedeutet, an deren Ende sich der angedeutete Bewegkontakt 17 befindet. Die Antriebsstange 8 mit ihren Isolierrippen 12 ist dabei frei in der Polschale 3 angeordnet. Anders ausgedrückt berühren die Isolierrippen 12 die Innenseite 18 der Polschale 3 auch bei einer Schiefstellung der Antriebsstange 8 nicht.
  • Der in FIG 2 dargestellte Schalterpol 2 eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters 1 unterscheidet sich von dem in FIG 1 abgebildeten Schalterpol 2 dadurch, dass an dem unteren, dem Bewegkontaktanschlussbolzen gegenüberliegenden Ende der Antriebsstange 8 bzw. in diesem Endbereich 14 der Antriebsstange 8 ein ringförmiger Flansch 21 vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser 22 etwas geringer ist als der Innendurchmesser 23 der Polschale 3 an dieser axialen Stelle 24. Bei diesem Ringflansch 21 handelt es sich um eine weitere, mit dem Grundkörper 11 der Antriebsstange 8 verbundene Isolierrippe, die als radial zwischen der Antriebsstange 8 einerseits und der Polschale 3 andererseits positioniertes Führungs- und/oder Zentrierelement zur selbständigen axialen Ausrichtung der Antriebsstange 8 in der Polschale 3 dient. Wie die anderen Isolierrippen 12 ist auch der Ringflansch 21 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt und einstückig mit dem Grundkörper 11 der Antriebsstange 8 verbunden, insbesondere an diesen angespritzt.
  • Der den Grundkörper 11 der Antriebsstange 8 vollständig umgreifende Ringflansch 21 ist in dem hier dargestellten Beispiel das einzige entlang der Achse 7 der Antriebsstange 8 vorhandene Konstruktionselement mit einem gegenüber den weiteren Isolierrippen 12 vergrößerten Durchmesser 22. Im montierten und ideal zentrierten Zustand bildet der Umfang, genauer gesagt die Mantelfläche 25 dieses Ringflansches 21 mit der Innenseite 18 der Polschale 3 einen gleichmäßigen Ringspalt 26 aus, siehe FIG 2 und 5. Eine seitliche Bewegung der Antriebsstange 8 oder mit anderen Worten eine Bewegung in radialer Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zu derjenigen zentralen Achse 7, in deren Richtung die Antriebsstange 8 eine Längsbewegung 13 vollführt, ist damit auf ein Minimum beschränkt, nämlich auf die Breite des Ringspaltes 26.
  • Wird bedingt durch eine seitliche, also radial wirkende Kraft, welche durch den Schalterantrieb 9 in die Antriebsstange 8 eingeleitet wird, die Antriebsstange 8 radial, also quer zu der zentralen Achse 7 beaufschlagt, dann wird diese seitliche Bewegung beschränkt und der Ringflansch 21 dient dann als Führungs- und/oder Zentrierelement zur Führung der Antriebsstange 8 in der Polschale 3. Die Antriebsstange 8 richtet sich somit selbständig axial aus. In diesen Fällen erfolgt also tatsächlich ein mechanischer Kontakt zwischen dem Ringflansch 21 einerseits und der Polschale 3, genauer gesagt deren Innenseite 18 andererseits. Erfolgt hingegen keine oder lediglich eine geringere seitliche Beaufschlagung der Antriebsstange 8 durch den Schalterantrieb 9, dann bewegt sich die Antriebsstange 8 in der gewünschten axialen Richtung 13, ohne dass der Ringflansch 21 die Innenseite 18 der Polschale 3 berührt.
  • Der Unterschied zwischen dem konstruktiven Design einer herkömmlichen Antriebsstange 8 und einer Antriebsstange 8 des Schalterpols 2 eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters 1 wird in den FIG 3 und 4 nochmals veranschaulicht.
  • Je nach den geometrischen Gegebenheiten kann auch die Stärke, genauer gesagt die axiale Dicke 27 des beispielsweise als Ringflansch 21 ausgeführten Führungs- und/oder Zentrierelements variiert werden. Im einfachsten Fall ist der Ringflansch 21 als dünne Rippe ausgeführt, wie in FIG 5 dargestellt. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Stärke des Ringflansches 21 im Bereich des äußeren Rippenumfangs und damit die Größe der Kontaktfläche 25 mit der Innenseite 18 der Polschale 3 zu vergrößern, beispielsweise um die Gefahr eines Verklemmens der Antriebsstange 8 in der Polschale 3 während einer Schaltbewegung zu minimieren. Eine Antriebsstange 8 mit einem solchen Ringflansch 21 ist in FIG 6 illustriert.
  • Ist aufgrund der konstruktiven Ausführung des Schalterantriebs 9 lediglich eine seitliche Beaufschlagung der Antriebsstange 8 in einer bestimmten Richtung möglich, dann muss an dieser Stelle weder die Polschale 3, noch das Führungs- und/oder Zentrierelement umlaufend ausgeführt sein. Ist beispielsweise eine Querbeaufschlagung der Antriebsstange 8 nur in einer bestimmten Richtung möglich, wie in FIG 7 durch Pfeile 28 nach rechts und nach links angedeutet, während eine Beaufschlagung in einer senkrecht dazu stehenden Richtung ausgeschlossen ist, wie in FIG 7 durch Pfeile 29 nach vorn und nach hinten angedeutet, dann kann die Polschale 3 an dieser axialen Stelle 24 an zwei sich gegenüberliegenden Seiten, im hier gezeigten Beispiel also vorn und hinten, Durchbrüche oder Öffnungen aufweisen und das Führungs- und/oder Zentrierelement kann als unvollständiger Ringflansch 21 mit zwei sich gegenüberliegenden Flanschsegmenten 31 ausgeführt sein, die ein seitliches Verkippen der Antriebsstange 8, im hier gezeigten Beispiel also nach rechts und links, begrenzen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsschalter
    2
    Schalterpol
    3
    Polschale
    4
    Vakuumschaltröhre
    5
    Polkopf
    6
    Polträger
    7
    zentrale Achse
    8
    Antriebsstange
    9
    Schalterantrieb
    10
    (frei)
    11
    Grundkörper
    12
    Isolierrippe
    13
    Schaltbewegung
    14
    Endbereich
    15
    Verbindungsmittel
    16
    Schiefstellungslinie
    17
    Bewegkontakt
    18
    Polschaleninnenseite
    19
    (frei)
    20
    (frei)
    21
    Ringflansch
    22
    Außendurchmesser
    23
    Innendurchmesser
    24
    axiale Stelle
    25
    Mantelfläche
    26
    Ringspalt
    27
    Dicke
    28
    Bewegung nach rechts/links
    29
    Bewegung nach vorn/hinten
    30
    (frei)
    31
    Flanschsegment

Claims (4)

  1. Leistungsschalter (1)
    - mit einer in einer Polschale (3) aufgenommenen Vakuumschaltröhre (4) mit einem Festkontakt und einem Bewegkontakt,
    - mit einer elektrisch isolierend ausgebildeten Antriebsstange (8) zum Einleiten einer Antriebsbewegung (13) von einem Schalterantrieb (9) in den Bewegkontakt zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre (4),
    - mit einem radial zwischen der Antriebsstange (8) und der Polschale (3) vorgesehenen Führungs- und/oder Zentriermittel (21), ausgebildet zur selbständigen axialen Ausrichtung der Antriebsstange (8) in der Polschale (3),
    - wobei das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) mit der Antriebsstange (8) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) Bestandteil der Antriebsstange (8) ist, wobei
    das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) entlang einer Längsachse (7) der Antriebsstange (8) eine gegenüber einem Grundkörper (11) der Antriebsstange (8) vergrößerte Abmessung (22) aufweist, wobei
    das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) ein an der Antriebsstange (8) angeordneter ringförmiger Flansch ist, und wobei
    das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) eine an der Antriebsstange (8) angeordnete Isolierrippe ist.
  2. Leistungsschalter (1) nach Anspruch 1, wobei das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) ein an der Antriebsstange (8) angeordnetes, elektrisch isolierendes Konstruktionselement ist.
  3. Leistungsschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Führungs- und/oder Zentriermittel (21) an dem Ende oder im Bereich (14) desjenigen Endes der Antriebsstange (8) vorgesehen ist, der dem Schalterantrieb (9) zugewandt ist.
  4. Verfahren zur Vermeidung von Fehlausrichtungen einer Antriebsstange (8) eines Leistungsschalters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der eine in einer Polschale (3) aufgenommene Vakuumschaltröhre (4) mit einem Festkontakt und einem Bewegkontakt sowie eine elektrisch isolierend ausgebildete Antriebsstange (8) zum Einleiten einer Antriebsbewegung (13) von einem Schalterantrieb (9) in den Bewegkontakt zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre (4) aufweist, wobei sich die Antriebsstange (8) in der Polschale (3) mit Hilfe eines radial zwischen der Antriebsstange (8) und der Polschale (3) vorgesehenen, mit der Antriebsstange (8) verbundenen Führungs- und/oder Zentriermittels (21) selbständig axial ausrichtet.
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