EP3210223A1 - Antriebseinrichtung für ein elektrisches schaltgerät - Google Patents

Antriebseinrichtung für ein elektrisches schaltgerät

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EP3210223A1
EP3210223A1 EP16705741.3A EP16705741A EP3210223A1 EP 3210223 A1 EP3210223 A1 EP 3210223A1 EP 16705741 A EP16705741 A EP 16705741A EP 3210223 A1 EP3210223 A1 EP 3210223A1
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EP
European Patent Office
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housing
drive device
spring
sealing element
adjusting
Prior art date
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EP16705741.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3210223B1 (de
Inventor
Gerrit Boehm
Achim Stelter
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
General Electric Technology GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP3210223B1 publication Critical patent/EP3210223B1/de
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/42—Driving mechanisms
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    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2235/00—Springs
    • H01H2235/01—Spiral spring

Definitions

  • the invention relates to a drive device for an electrical switching device, in particular for a
  • High-voltage switch according to the preamble of claim 1.
  • Such a drive device is known for example from DE 9109812.
  • the known device has the disadvantage that in an operable state, no influence on the
  • an externally operable on the housing side adjusting device is provided by means of a position of the stopper in the housing along an axis is adjustable. This advantageously makes it possible to influence the mechanical energy stored in the spring in the tensioned state by: the position of the stopper is varied.
  • Drive device is always ready and yet is flexibly adjustable with respect to the energy stored in the spring. As a result, adjustment of the spring energy and thus of the operating behavior of the energy storage device of the switching device can in particular also be carried out in the field during operation of the drive device.
  • Drive device can be used as a so-called. "Ausschaltfeder", which thus drives at least one switching contact of an associated switching device in the sense of a turn-off.
  • Ausschaltfeder which thus drives at least one switching contact of an associated switching device in the sense of a turn-off.
  • Switching devices are aligned so that, for example, three- or multi-phase high-voltage circuit breakers
  • the housing has an opening, wherein an adjustable with the stop adjusting element of the adjusting device is arranged to be movable in the opening, in particular parallel to or along the axis movable.
  • the housing has a guide for the adjusting element in the region of the opening.
  • the housing in the region of the opening is particularly preferably, the housing in the region of the opening
  • Internal thread has cooperating external thread. This can be done by screwing in the
  • a sealing element which seals an interior of the housing against the opening, wherein preferably at least one annular seal and / or a lip sealing ring is associated with the sealing element.
  • the sealing element can in other embodiments, the leadership of
  • Adjustment element or the thread of the adjustment are designed so that it meets a sealing effect.
  • the stop is arranged on an end face of the sealing element facing the interior space, as a result of which a particularly small-sized configuration is obtained.
  • the sealing element can be coupled to the setting element on its end face facing away from the interior.
  • the coupling of the elements may be designed so that (only) compressive forces can be transmitted, on the assumption that the spring exerts corresponding compressive forces on the sealing element
  • the sealing element and the adjusting element are not rotatably connected to each other, so that an optionally resulting during a screwing of the adjusting rotation of the same does not transfer to the sealing element and / or the spring. In particular, this can also ensure that a possibly
  • the sealing element is formed integrally with the adjusting element, whereby a lesser installation effort is given.
  • a driving profile e.g. one
  • the housing has a hollow cylindrical portion, wherein the adjusting device and / or at least a part of the spring is arranged in the hollow cylindrical portion, whereby the drive device is particularly small builds and possibly no other devices for guiding the spring in the housing are necessary. Furthermore, thereby the housing in the
  • Area of the hollow cylindrical section can be adapted to the geometry of the spring, reducing it in this area
  • the housing has smaller dimensions than other areas of the housing, so that more degrees of freedom with regard to the arrangement of the drive device in or on a target system, in particular a high-voltage switch or a switchgear, are given.
  • a ratio of an outer diameter of the hollow cylindrical portion to an outer diameter of the spring is between about 110 percent and about 200 percent, in particular between about 110 percent and about 150 percent, resulting in a particularly small-sized configuration.
  • the spring is coupled at its end region facing away from the stop with a first lever arm of a lever arranged rotatably in the housing, in particular by means of a spring plate rotatably mounted on the lever.
  • a first lever arm of a lever arranged rotatably in the housing, in particular by means of a spring plate rotatably mounted on the lever.
  • about the lever can be advantageous to the spring force to another element of the
  • a second lever arm of the lever is coupled to a drive rod for actuating a switching contact of the switching device.
  • Sealing element is provided which seals the interior of the housing against the opening, in particular independent of the sealing element or independent of a state of the
  • the secondary sealing element can advantageously be arranged as it were "in series" with the above-mentioned (primary) sealing element and further improve the sealing effect in the region of the opening.
  • a securing element is provided, which is for locking the adjusting device, in particular for locking a component of Adjustment device is formed.
  • Vibrations and / or temperature changes can occur.
  • Invention is a switchgear with at least one
  • Figure 1 schematically shows a first embodiment of
  • FIG. 2a schematically shows a partial cross-section of a second embodiment of the drive device according to the invention in a first operating state
  • FIG. 2b schematically shows a partial cross section of FIG
  • FIG. 3 shows schematically a three-phase switchgear according to
  • FIG. 4a, 4b further embodiments.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of the drive device 100 according to the invention
  • Drive device 100 is for example for driving a switching contact (not shown) of an electrical
  • Switching device 10 in particular for a high-voltage switch or a high-voltage circuit breaker, provided and can in one embodiment, for example, together with the switching device 10 in a common housing 102nd
  • an interior of the housing 102 can be filled with an insulating fluid, in particular insulating gas, for example with SF6 (sulfur hexafluoride) and / or CF4 (tetrafluoromethane) and / or CO 2 (carbon dioxide) and / or a gas from the group of fluorinated nitriles or mixtures thereof ,
  • insulating fluid in particular insulating gas
  • SF6 sulfur hexafluoride
  • CF4 tetrafluoromethane
  • CO 2 carbon dioxide
  • a mixture of a fluorinated nitrile which is also sold under the trade name Novec 4710 by 3M, with carbon dioxide is particularly preferred as the insulating fluid.
  • the drive device 100 has an energy storage device 12 which stores mechanical energy by means of at least one spring (not shown in FIG. 1) in a tensioned state of the spring.
  • actuatable adjusting device 114 is provided, by means of which a position of a stop (not shown), against which the spring is tensioned, is adjustable in the housing along an axis. This can increase the level of mechanical
  • FIG. 2a schematically shows a partial cross-section of a second embodiment 100a of the invention
  • Driving means As already described with reference to FIG. 1, the drive device 100a, together with its associated switching device, of which only one drive rod 104 is shown in FIG.
  • Housing 102 may be arranged.
  • the interior I of the housing 102 can with an insulating fluid, in particular with a
  • Insulating gas e.g. SF6, be filled.
  • a lever 106 is provided, which is rotatably mounted on a first shaft 106a and has two lever arms 106b, 106c.
  • the lever 106 serves to transmit the spring force of the also arranged in the housing 102 spring 108 on the drive rod 104, for example, to a switch contact, not shown, of
  • the spring 108 can be used as a so-called "opening spring” which - starting from a tensioned against the stop 112a state - via the lever 106 and the drive rod 104 drives at least one switching contact of the associated switching device in the sense of a turn-off.
  • the shaft 106a may also be led outwardly through a housing wall (not shown) so that torque may be introduced into the shaft 106a from outside through further drive components such as an electromechanical drive or the like to return the spring 108 (again ) to tension.
  • further drive components such as an electromechanical drive or the like to return the spring 108 (again ) to tension.
  • the spring 108 In its end region 108a facing the lever 106, the spring 108 rests against the spring plate 110, as shown in FIG. 2a, which, preferably rotatably, is connected to the left-hand lever arm 106b in FIG. 2a. As already described, the other end of the spring 108 is clamped against the stop 112a, which is part of the adjusting device 114 according to the invention.
  • the adjusting device 114 has a substantially
  • the adjusting element 114a has an external thread which cooperates with an internal thread 114b of the housing 102 in such a way that the adjusting element 114a can be screwed into the housing or out of the housing by rotation about the axis LA1, as a result of which the block arrow PI indicated axial mobility results.
  • Adjustment element 114a a driving profile, e.g. a common hexagon socket or the like may be provided.
  • this section 102b may advantageously be simultaneous
  • the adjusting element 114a is preferably provided with a
  • Sealing member 112 is coupled, wherein an inside
  • End face of the sealing element 112 advantageously has the stop 112a for the spring 108 and forms.
  • Setting 114 results in an axial mobility of the components 112, 114 and thus also of the stop 112 a, against which the spring 108 can be tensioned, so that the spring travel of the spring 108 and thus the amount of mechanical energy caused by the tensioning of the spring 108th can be stored in the spring 108, in a simple way by or
  • Housing 102 manufacturing tolerances and / or aging-related or temperature-induced changes in the spring constant of the spring 108 are compensated, so that a precise adherence to the required switching times of the driven by the drive device 100a switching device by simple and inexpensive adjustment of the position of the
  • Stop 112a is ensured over the entire life of the device. In particular, gas exchange of the insulating gas and, in general, opening / closing of the housing 102 can be avoided in this way.
  • a contact surface of the stop 112a lies at the location coordinate x0 of the coordinate axis x pointing vertically downwards in FIG. 2a.
  • Figure 2b is the
  • the sealing element 112 has at least one non-designated circumferential groove, in which an annular seal 112c is inserted, which seals the inner space I against the environment or the opening 102a.
  • Sealing element 112 and the radially outwardly opposite inner surface of the hollow cylindrical housing portion 102b a high surface quality, in particular low roughness
  • a ratio of an outer diameter d1 (FIG. 2b) of the hollow cylindrical portion to an outer diameter d2 of the spring 108 is between about 110 percent and about 200 percent, more preferably between about 110 percent and about 150 percent a very small building
  • FIG. 3 schematically shows a three-phase switchgear 200 according to one embodiment.
  • the switchgear 200 has a switching device 10a, 10b, 10c for each phase, to each of which a drive device 100a, 100b, 100c according to the invention is assigned.
  • the drive means 100b, 100c are advantageously formed as well as the above under
  • the spring 108 may also be designed as a tension spring and with respect to the drive rod 104 (FIG. 2a) with its first end 108a, for example, also be arranged on the second lever arm 106c.
  • the second spring end can be attached to an adjusting element or a corresponding adjusting device designed for connection to the tension spring. Consequently, in this embodiment, the first lever arm 106b may be dispensed with and the portion 102b
  • Figure 4a shows schematically an aspect of another
  • An adjusting device 114 receives. In addition to the
  • Adjustment means 114 and the (primary) sealing element 112, cf. 2a, a secondary sealing element 1120 is provided in the drive device 100b 'according to FIG. 4a, which seals the interior I of the housing 102 against the opening 102a (FIG. 2a), in particular independently of the primary sealing element 112 and / or independently one
  • the secondary sealing element 1120 is provided with an external thread which engages with the internal thread 114b of the section 102b
  • the secondary sealing element 1120 has in this case in its lower in Fig. 4a area a flange-like widening, which carries a second sealing ring 1122, which in the
  • the secondary sealing element 1120 has, for example, a substantially T-shaped cross-section.
  • Sealing element 1120 also have a stuffing box.
  • the housing portion 102b in its lower in Fig. 4a area for example, a flange (not shown), on which a to Component 1122 comparable sealing ring is arranged.
  • the secondary sealing element can be formed, for example, by a substantially disk-shaped body, which can be attached to the flange (in particular
  • FIG. 4b schematically shows an aspect of another
  • Driving means For clarity, again, only the part of the housing 102 is shown, which receives the adjusting device 114. Present is a
  • Secured element 116 is provided, which is designed to lock the adjusting device 114, whereby a
  • the securing element 116 as a counter screw with to
  • FIG. 4b shows a state in which the lock screw 116 is not already in contact with the adjustment element 114a.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (100) für ein elektrisches Schaltgerät (10), insbesondere für einen Hochspannungsschalter, mit einem mit Isoliergas befüllbaren Gehäuse (102), mit einer in dem Gehäuse (102) angeordneten Energiespeichereinrichtung, die eine Feder (108) aufweist und einen Anschlag (112a), gegen den die Feder (108) spannbar ist. Erfindungsgemäß ist eine außenseitig des Gehäuses (102) betätigbare Einstelleinrichtung (114) vorgesehen, mittels der eine Position des Anschlags (112a) in dem Gehäuse (102) entlang einer Achse (x) einstellbar ist.

Description

Titel : Antriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen
Hochspannungsschalter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Antriebseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 9109812 bekannt.
Die bekannte Einrichtung weist den Nachteil auf, dass in einem betriebsfähigen Zustand kein Einfluss auf die
Eigenschaften der Feder der Energiespeichereinrichtung und damit das Betriebsverhalten der Energiespeichereinrichtung genommen werden kann. Insbesondere muss ein das Isolierfluid enthaltendes Gehäuse geöffnet werden, um die Feder
beeinflussen zu können, was zunächst ein aufwendiges Absaugen des Isolierfluids und sodann, nach ggf. erfolgter Wartung der Feder, ein erneutes Befüllen zur Wiederherstellung eines betriebsfertigen Zustands erfordert.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu
verbessern, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden und insbesondere eine Einflussnahme auf das
Betriebsverhalten der Energiespeichereinrichtung ermöglicht wird, ohne das Gehäuse öffnen zu müssen.
Diese Aufgabe wird bei der Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine außenseitig des Gehäuses betätigbare EinStelleinrichtung vorgesehen ist, mittels der eine Position des Anschlags in dem Gehäuse entlang einer Achse einstellbar ist. Dies ermöglicht vorteilhaft, die in dem gespannten Zustand in der Feder gespeicherte mechanische Energie zu beeinflussen, indem die Position des Anschlags variiert wird. Besonders
vorteilhaft kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Einsteileinrichtung die Position des zum Spannen der Feder verwendeten Anschlags durch eine außenseitig des Gehäuses erfolgende Betätigung der Einsteileinrichtung erfolgen, sodass kein Evakuieren des Gehäuses bzw. ein erneutes
Befüllen mit Isolierfluid, insbesondere Isoliergas, nach dem Einstellen erforderlich ist. Vielmehr kann das Gehäuse für den gesamten Einstellvorgang ungeöffnet und mit Isolierfluid befüllt bleiben, so dass die erfindungsgemäße
Antriebseinrichtung stets betriebsbereit ist und dennoch hinsichtlich der in der Feder gespeicherten Energie flexibel einstellbar ist. Dadurch kann insbesondere auch einfach im Feld während eines Betriebs der Antriebseinrichtung eine Einstellung der Federenergie und damit des Betriebsverhaltens der Energiespeichereinrichtung des Schaltgeräts erfolgen.
Besonders vorteilhaft kann unter Anwendung des
erfindungsgemäßen Prinzips eine einfache Anpassung des
Betriebsverhaltens, insbesondere des (Um- ) Schaltverhaltens von Schaltgeräten, speziell der Schaltzeiten, erfolgen, die neben dem Massensystem der Wirkungskette (Feder,
Antriebsstange (n) , Wellen, Schaltkontakt (e) ) des Schaltgeräts von der in der Feder gespeicherten Energie abhängen.
Beispielsweise kann die Feder der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung als sog. "Ausschaltfeder" eingesetzt werden, welche mithin wenigstens einen Schaltkontakt eines zugeordneten Schaltgeräts im Sinne eines Ausschaltvorgangs antreibt. Unter Anwendung der Erfindung kann - ohne das i.d.R. Isoliergas enthaltende Gehäuse der Antriebseinrichtung öffnen zu müssen - somit vorteilhaft die Schaltzeit verändert werden, wodurch beispielsweise Fertigungstoleranzen der
Federn und anderer Bauteile, altersbedingte Drifteffekte und dergleichen auf einfache Weise kompensiert werden können. Bei Schaltanlagen mit mehreren Schaltgeräten und dementsprechend mehreren jeweils den einzelnen Schaltgeräten zugeordneten Antriebseinrichtungen können durch die erfindungsgemäß gegebenen Einstellmöglichkeiten die Schaltzeiten aller
Schaltgeräte angeglichen werden, so dass beispielsweise drei- oder mehrphasige Hochspannungs-Leistungsschalter
bereitgestellt werden können, welche keinen nennenswerten Abweichungen in den Schaltzeiten zwischen den jeweiligen Phasen aufweisen.
Bei einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine Öffnung auf, wobei ein mit dem Anschlag koppelbares Einstellelement der EinStelleinrichtung in der Öffnung bewegbar angeordnet ist, insbesondere parallel zu oder entlang der Achse bewegbar.
Bei einer Ausführungsform weist das Gehäuse im Bereich der Öffnung eine Führung für das Einstellelement auf. Besonders bevorzugt weist das Gehäuse im Bereich der Öffnung ein
Innengewinde auf, wobei das Einstellelement ein mit dem
Innengewinde zusammenwirkendes Außengewinde aufweist. Auf diese Weise kann durch ein Hereinschrauben des
Einstellelements in das Gehäuse bzw. durch ein
Herausschrauben des Einstellelements aus dem Gehäuse die Position des für die Spannung der Feder dienenden Anschlags und damit die in der Feder speicherbare mechanische Energie variiert werden.
Bei einer Ausführungsform ist ein Dichtelement vorgesehen, welches einen Innenraum des Gehäuses gegen die Öffnung abdichtet, wobei vorzugsweise dem Dichtelement wenigstens eine Ringdichtung und/oder ein Lippendichtring zugeordnet ist. Alternativ oder ergänzend zu dem Dichtelement kann bei weiteren Ausführungsformen auch die Führung des
Einstellelements bzw. das Gewinde des Einstellelements so ausgelegt werden, dass es eine Dichtwirkung erfüllt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf einer dem Innenraum zugewandten Stirnseite des Dichtelements der Anschlag angeordnet ist, wodurch eine besonders klein bauende Konfiguration erhalten wird. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Dichtelement an seiner dem Innenraum abgewandten Stirnseite mit dem Einstellelement koppelbar ist. Bei einer Variante kann die Kopplung der Elemente so ausgebildet sein, dass (nur) Druckkräfte übertragbar sind, davon ausgehend, dass die Feder entsprechende Druckkräfte auf das Dichtelement
überträgt und dieses somit an das Einstellelement presst. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass das Dichtelement und das Einstellelement nicht drehfest miteinander verbunden sind, so dass sich eine ggf. während eines Schraubvorgangs des Einstellelements ergebende Drehung desselben nicht auf das Dichtelement und/oder die Feder überträgt. Insbesondere kann damit auch sichergestellt werden, dass eine ggf.
vorhandene Ringdichtung nicht einer Drehung unterworfen wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Dichtelement einstückig mit dem Einstellelement ausgebildet ist, wodurch ein geringerer Montageaufwand gegeben ist.
Eine besonders einfache Einstellung der Position des
Anschlags für die Feder und damit der speicherbaren Energie ergibt sich einer weiteren Ausführungsform zufolge, bei der das Einstellelement auf seiner dem Innenraum des Gehäuses abgewandten Seite ein Mitnahmeprofil, z.B. ein
Innensechskantprofil oder dergleichen, aufweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, wobei die Einsteileinrichtung und/oder wenigstens ein Teil der Feder in dem hohlzylindrischen Abschnitt angeordnet ist, wodurch die Antriebseinrichtung besonders klein baut und ggf. keine weiteren Vorrichtungen zur Führung der Feder in dem Gehäuse notwendig sind. Ferner kann dadurch das Gehäuse in dem
Bereich des hohlzylindrischen Abschnitts an die Geometrie der Feder angepasst werden, wodurch es in diesem Bereich
beispielsweise geringere Abmessungen aufweist als andere Bereiche des Gehäuses, so dass weitere Freiheitsgrade hinsichtlich der Anordnung der Antriebseinrichtung in oder an einem Zielsystem, insbesondere einem Hochspannungsschalter oder einer Schaltanlage, gegeben sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verhältnis von einem Außendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts zu einem Außendurchmesser der Feder zwischen etwa 110 Prozent und etwa 200 Prozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 110 Prozent und etwa 150 Prozent, wodurch sich eine besonders klein bauende Konfiguration ergibt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Feder an ihrem dem Anschlag abgewandten Endbereich mit einem ersten Hebelarm eines drehbar in dem Gehäuse angeordneten Hebels gekoppelt ist, insbesondere mittels eines drehbar an dem Hebel angeordneten Federtellers. Über den Hebel kann vorteilhaft die Federkraft auf ein anderes Element der
Wirkungskette der Antriebseinrichtung oder der ihr
zugeordneten Schalteinrichtung übertragen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein zweiter Hebelarm des Hebels mit einer Antriebsstange zur Betätigung eines Schaltkontakts des Schaltgeräts gekoppelt ist .
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein sekundäres
Dichtelement vorgesehen, welches den Innenraum des Gehäuses gegen die Öffnung abdichtet, insbesondere unabhängig von dem Dichtelement bzw. unabhängig von einem Zustand des
Dichtelements. Das sekundäre Dichtelement kann vorteilhaft gleichsam "in Reihe" zu dem vorstehend bereits erwähnten (primären) Dichtelement angeordnet sein und die Dichtwirkung im Bereich der Öffnung weiter verbessern.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Sicherungselement vorgesehen, das zur Verriegelung der EinStelleinrichtung, insbesondere zur Verriegelung einer Komponente der Einsteileinrichtung, ausgebildet ist. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein unbeabsichtigtes Verstellen der
Einsteileinrichtung vermieden, wie es beispielsweise durch
Vibrationen und/oder Temperaturwechsel auftreten kann.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist eine Schaltanlage mit mindestens einem
Schaltgerät und mit mindestens einer erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung angegeben.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger
Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren
Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw.
Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch eine erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung,
Figur 2a schematisch einen teilweisen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung in einem ersten Betriebszustand,
Figur 2b schematisch einen teilweisen Querschnitt der
zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung in einem zweiten Betriebszustand,
Figur 3 schematisch eine dreiphasige Schaltanlage gemäß
einer Ausführungsform, und
Figur 4a, 4b weitere Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung 100. Die
Antriebseinrichtung 100 ist beispielsweise zum Antrieb eines Schaltkontakts (nicht gezeigt) eines elektrischen
Schaltgeräts 10, insbesondere für einen Hochspannungsschalter bzw. einen Hochspannungs-Leistungsschalter, vorgesehen und kann bei einer Ausführungsform beispielsweise zusammen mit dem Schaltgerät 10 in einem gemeinsamen Gehäuse 102
untergebracht sein. Ein Innenraum des Gehäuses 102 kann mit einem Isolierfluid, insbesondere Isoliergas, beispielsweise mit SF6 ( Schwefelhexafluorid) und/oder CF4 (Tetrafluormethan) und/oder C02 (Kohlenstoffdioxid) und/oder einem Gas aus der Gruppe der Fluorierten Nitrile oder Mischungen hieraus, gefüllt sein. Besonders bevorzugt als Isolierfluid ist beispielsweise eine Mischung eines Fluorierten Nitrils, das auch unter dem Handelsnamen Novec 4710 von der Firma 3M vertrieben wird, mit Kohlenstoffdioxid . Eine derartige
Mischung wird auch als "G3"-Isoliergas bezeichnet.
In an sich bekannter Weise verfügt die Antriebseinrichtung 100 über eine Energiespeichereinrichtung 12, die mittels mindestens einer Feder (nicht in Figur 1 gezeigt) in einem gespannten Zustand der Feder mechanische Energie speichert.
Erfindungsgemäß ist eine außenseitig des Gehäuses 102
betätigbare Einsteileinrichtung 114 vorgesehen, mittels der eine Position eines Anschlags (nicht gezeigt) , gegen den die Feder gespannt wird, in dem Gehäuse entlang einer Achse einstellbar ist. Dadurch kann das Maß an mechanischer
Energie, welche in der Feder der Energiespeichereinrichtung 12 speicherbar und die für Schaltvorgänge abrufbar ist, einfach von außen an der Antriebseinrichtung 100 eingestellt werden, ohne diese öffnen zu müssen. Figur 2a zeigt schematisch einen teilweisen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform 100a der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung. Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, kann die Antriebseinrichtung 100a zusammen mit dem ihr zugeordneten Schaltgerät, von dem in Figur 2a nur eine Antriebsstange 104 gezeigt ist, in dem gemeinsamen
Gehäuse 102 angeordnet sein. Der Innenraum I des Gehäuses 102 kann mit einem Isolierfluid, insbesondere mit einem
Isoliergas wie z.B. SF6, befüllt sein.
In dem Gehäuse 102 ist ein Hebel 106 vorgesehen, der drehbar auf einer ersten Welle 106a gelagert ist und zwei Hebelarme 106b, 106c aufweist. Der Hebel 106 dient zur Übertragung der Federkraft der ebenfalls in dem Gehäuse 102 angeordneten Feder 108 auf die Antriebsstange 104, die beispielsweise auf einen nicht gezeigten Schaltkontakt des der
Antriebseinrichtung 100a zugeordneten Schaltgeräts wirkt. Beispielsweise kann die Feder 108 als sog. "Ausschaltfeder" eingesetzt werden, welche - ausgehend von einem gegen den Anschlag 112a gespannten Zustand - über den Hebel 106 und die Antriebsstange 104 wenigstens einen Schaltkontakt des zugeordneten Schaltgeräts im Sinne eines Ausschaltvorgangs antreibt .
Bei einer Ausführungsform kann die Welle 106a auch durch eine Gehäusewand nach außen geführt sein (nicht gezeigt) , so dass durch weitere Antriebskomponenten wie beispielsweise einen elektromechanischen Antrieb oder dergleichen von außen ein Drehmoment in die Welle 106a eingeleitet werden kann, um die Feder 108 (wieder) zu spannen.
In ihrem dem Hebel 106 zugewandten Endbereich 108a liegt die Feder 108 wie in Figur 2a gezeigt an dem Federteller 110 an, der, bevorzugt drehbar, mit dem in Figur 2a linken Hebelarm 106b verbunden ist. Das andere Ende der Feder 108 liegt wie bereits beschrieben gegen den Anschlag 112a gespannt an, der Teil der erfindungsgemäßen Einsteileinrichtung 114 ist. Die Einsteileinrichtung 114 weist ein im Wesentlichen
scheibenförmiges Einstellelement 114a auf, das in einer
Öffnung 102a des Gehäuses 102 entlang einer in Figur 2a vertikal verlaufenden Achse, die vorliegend der Längsachse LAl der Feder 108 entspricht, bewegbar angeordnet ist. Das Einstellelement 114a weist ein Außengewinde auf, das derart mit einem Innengewinde 114b des Gehäuses 102 zusammenwirkt, dass das Einstellelement 114a durch Drehung um die Achse LAl in das Gehäuse hinein oder aus dem Gehäuse heraus geschraubt werden kann, wodurch sich die auch durch den Blockpfeil PI angedeutete axiale Beweglichkeit ergibt. Hierzu kann an einer außenseitigen, d.h. in Figur 2a unteren, Stirnseite des
Einstellelements 114a ein Mitnahmeprofil, z.B. ein geläufiges Innensechskantprofil oder dergleichen, vorgesehen sein.
Da die Öffnung 102a des Gehäuses 102 vorliegend in einem hohlzylindrischen Abschnitt 102b des Gehäuses angeordnet ist, kann dieser Abschnitt 102b vorteilhaft gleichzeitig
wenigstens einen Teil der Feder 108 und Teile der
EinStelleinrichtung 114 aufnehmen und/oder führen.
Das Einstellelement 114a ist vorzugsweise mit einem
Dichtelement 112 gekoppelt, wobei eine innenseitige
Stirnfläche des Dichtelements 112 vorteilhaft den Anschlag 112a für die Feder 108 aufweist bzw. ausbildet.
Durch die Kopplung des Dichtelements 112 mit dem
Einstellelement 114 ergibt sich eine axiale Bewegbarkeit der Komponenten 112, 114 und damit auch des Anschlags 112a, gegen den die Feder 108 spannbar ist, so dass der Federweg der Feder 108 und damit auch das Maß an mechanischer Energie, die durch das Spannen der Feder 108 in der Feder 108 gespeichert werden kann, auf einfache Weise durch Herein- oder
Herausschrauben des Einstellelements justierbar ist.
Hierdurch können vorteilhaft durch alleinige Betätigung des Einstellelements 114a von außen, d.h. ohne Öffnung des
Gehäuses 102, fertigungsbedingte Toleranzen und/oder alterungsbedingte bzw. temperaturbedingte Änderungen der Federkonstante der Feder 108 kompensiert werden, so dass eine präzise Einhaltung der geforderten Schaltzeiten des durch die Antriebseinrichtung 100a angetriebenen Schaltgeräts durch einfache und kostengünstige Justage der Position des
Anschlags 112a über die gesamte Lebensdauer der Vorrichtung sichergestellt ist. Insbesondere können auf diese Weise vorteilhaft Gaswechsel des Isoliergases und überhaupt ein Öffnen/Schließen des Gehäuses 102 vermieden werden.
Bei dem in Figur 2a gezeigten Betriebszustand liegt eine Auflagefläche des Anschlags 112a an der Ortskoordinate xO der in Figur 2a vertikal nach unten weisenden Koordinatenachse x. Bei dem in Figur 2b gezeigten Betriebszustand liegt die
Auflagefläche des Anschlags 112a an der Ortskoordinate xl > xO der Koordinatenachse x, was einer geringeren in der Feder 108 speicherbaren Energie entspricht.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine dem
Einstellelement 114a zugewandte Stirnseite 112b (Figur 2a) des Dichtelements 112 lösbar oder unlösbar mit der
Gegenfläche des Einstellelements 114a verbunden sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Dichtelement 112 wenigstens eine nicht bezeichnete umlaufende Nut auf, in der eine Ringdichtung 112c eingelegt ist, die den Innenraum I gegen die Umgebung bzw. die Öffnung 102a abdichtet.
Alternativ oder ergänzend kann eine Mantelfläche des
Dichtelements 112 und die ihr radial außen gegenüberliegenden Innenfläche des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 102b eine hohe Oberflächengüte, insbesondere geringe Rauheit,
aufweisen, die ebenfalls zur Dichtwirkung beitragen kann. Alternativ oder ergänzend zu dem Dichtelement 112 kann bei weiteren Ausführungsformen auch die Führung des
Einstellelements 114 bzw. das Gewinde 114b des
Einstellelements so ausgelegt werden, dass es eine
Dichtwirkung erfüllt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Verhältnis von einem Außendurchmesser dl (Fig. 2b) des hohlzylindrischen Abschnitts zu einem Außendurchmesser d2 der Feder 108 zwischen etwa 110 Prozent und etwa 200 Prozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 110 Prozent und etwa 150 Prozent, wodurch sich eine besonders klein bauende
Konfiguration ergibt.
Figur 3 zeigt schematisch eine dreiphasige Schaltanlage 200 gemäß einer Ausführungsform. Die Schaltanlage 200 weist für jede Phase ein Schaltgerät 10a, 10b, 10c auf, welchem jeweils eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 100a, 100b, 100c zugeordnet ist. Die Antriebseinrichtungen 100b, 100c sind vorteilhaft ebenso ausgebildet wie die vorstehend unter
Bezugnahme auf Fig. 2a, 2b beschriebene Antriebseinrichtung 100a.
Vorteilhaft können durch die erfindungsgemäß gegebenen
Einstellmöglichkeiten für die Position des Anschlags 112a (Figur 2a) die Schaltzeiten aller drei Schaltgeräte 10a, 10b, 10c angeglichen werden, so dass keine nennenswerten
Abweichungen in den Schaltzeiten zwischen den jeweiligen Phasen auftreten.
Bei einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Feder 108 auch als Zugfeder ausgebildet und bezüglich der Antriebsstange 104 (Fig. 2a) mit ihrem ersten Ende 108a beispielsweise auch an dem zweiten Hebelarm 106c angeordnet sein. Das zweite Federende kann in diesem Fall an einem zur Verbindung mit der Zugfeder ausgebildeten Einstellelement bzw. einer entsprechenden Einsteileinrichtung angebracht sein. Bei dieser Ausführungsform kann folglich der erste Hebelarm 106b entfallen und ein dem Abschnitt 102b
vergleichbarer Teil des Gehäuses 102 z.B. in Fig. 2a
unterhalb des Befestigungspunkts der Antriebsstange 104 an dem Hebelarm 106c angeordnet sein. In diesem Fall wäre die durch die Feder erzielbare Zugkraft durch die EinStelleinrichtung gleichermaßen einfach von außen
einstellbar wie die Druckvorspannung bei dem
Ausführungsbeispiel nach Figur 2a, 2b.
Figur 4a zeigt schematisch einen Aspekt einer weiteren
Ausführungsform 100b' der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nur der Teil des Gehäuses 102 abgebildet, der die
EinStelleinrichtung 114 aufnimmt. Zusätzlich zu der
EinStelleinrichtung 114 und dem (primären) Dichtelement 112, vgl. auch Fig. 2a, ist bei der Antriebseinrichtung 100b' gemäß Figur 4a ein sekundäres Dichtelement 1120 vorgesehen, welches den Innenraum I des Gehäuses 102 gegen die Öffnung 102a (Fig. 2a) abdichtet, insbesondere unabhängig von dem primären Dichtelement 112 und/oder unabhängig von einem
Zustand des primären Dichtelements 112. Vorliegend ist das sekundäre Dichtelement 1120 mit einem Außengewinde versehen, welches mit dem Innengewinde 114b des Abschnitts 102b
zusammenwirkt, so dass das sekundäre Dichtelement 1120 in das Gehäuse 102 hinein bzw. aus diesem herausschraubbar ist. Das sekundäre Dichtelement 1120 weist vorliegend in seinem in Fig. 4a unteren Bereich eine flanschartige Verbreiterung auf, welche einen zweiten Dichtring 1122 trägt, der bei dem
Hineinschrauben des sekundären Dichtelements 1120 in das Gehäuse 102 gegen das Gehäuse 102 gepresst wird und somit zur Abdichtung des Innenraums I beiträgt. Es ergibt sich also eine Hintereinanderschaltung der beiden Dichtelemente 112, 1120 zwischen dem Innenraum I und der Umgebung. Insgesamt weist das sekundäre Dichtelement 1120 beispielsweise einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das sekundäre
Dichtelement 1120 auch eine Stopfbuchse aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Gehäuseabschnitt 102b in seinem in Fig. 4a unteren Bereich beispielsweise auch einen Flansch (nicht gezeigt) aufweisen, auf dem ein zur Komponente 1122 vergleichbarer Dichtring angeordnet ist. In diesem Fall kann das sekundäre Dichtelement beispielsweise durch einen im wesentlichen scheibenförmigen Körper gebildet sein, der an den Flansch anbringbar (insbesondere
anschraubbar oder klemmbar) ist und auf diese Weise dichtend gegen den Dichtring 1122 relativ zu dem Gehäuse 102 gehalten wird .
Figur 4b zeigt schematisch einen Aspekt einer weiteren
Ausführungsform 100c' der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung. Zur besseren Übersichtlichkeit ist wiederum nur der Teil des Gehäuses 102 abgebildet, der die EinStelleinrichtung 114 aufnimmt. Vorliegend ist ein
Sicherungselement 116 vorgesehen, das zur Verriegelung der EinStelleinrichtung 114 ausgebildet ist, wodurch ein
unerwünschtes Verstellen der EinStelleinrichtung 114
vermieden wird, wie es beispielsweise durch Vibrationen und/oder Temperaturwechsel auftreten kann. Vorliegend ist das Sicherungselement 116 als Konterschraube mit zu dem
Innengewinde 114b passenden Außengewinde (nicht gezeigt) ausgebildet und kann zur Verriegelung der Einsteileinrichtung 114 durch Hineinschrauben in den Gehäuseabschnitt 102b gegen die Einsteileinrichtung 114 festgeschraubt werden. Figur 4b zeigt einen Zustand, bei dem die Konterschraube 116 nicht bereits Kontakt zu dem Einstellelement 114a hat.

Claims

Patentansprüche
Antriebseinrichtung (100) für ein elektrisches
Schaltgerät (10), insbesondere für einen
Hochspannungsschalter, mit einem mit Isoliergas
befüllbaren Gehäuse (102), mit einer in dem Gehäuse (102) angeordneten Energiespeichereinrichtung (12), die eine Feder (108) aufweist und einen Anschlag (112a), gegen den die Feder (108) spannbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine außenseitig des Gehäuses (102) betätigbare EinStelleinrichtung (114) vorgesehen ist, mittels der eine Position des Anschlags (112a) in dem Gehäuse (102) entlang einer Achse (LA1) einstellbar ist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (102) eine Öffnung (102a) aufweist, und wobei ein mit dem Anschlag (112a) koppelbares Einstellelement (114a) der EinStelleinrichtung (114) in der Öffnung (102a) bewegbar angeordnet ist, insbesondere parallel zu oder entlang der Achse (x) bewegbar.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (102) im Bereich der Öffnung (102a) eine Führung für das Einstellelement (114a) aufweist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gehäuse (102) im Bereich der Öffnung (102a) ein Innengewinde (114b) aufweist, und wobei das
Einstellelement (114a) ein mit dem Innengewinde (114b) zusammenwirkendes Außengewinde aufweist.
Antriebseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Dichtelement (112) vorgesehen ist, welches einen Innenraum (I) des Gehäuses (102) gegen die Öffnung (102a) abdichtet, wobei vorzugsweise dem Dichtelement (112) wenigstens eine Ringdichtung (112c) und/oder wenigstens ein Lippendichtring zugeordnet ist.
6. Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei auf einer dem Innenraum (I) zugewandten Stirnseite des
Dichtelements (112) der Anschlag (112a) angeordnet ist.
7. Antriebseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis
6, wobei das Dichtelement (112) an seiner dem Innenraum abgewandten Stirnseite (112b) mit dem Einstellelement (114a) koppelbar ist.
8. Antriebseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis
7, wobei das Dichtelement (112) einstückig mit dem
Einstellelement (114a) ausgebildet ist.
9. Antriebseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis
8, wobei das Einstellelement (114a) auf seiner dem
Innenraum (I) des Gehäuses (102) abgewandten Seite ein Mitnahmeprofil aufweist.
10. Antriebseinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (102) einen
hohlzylindrischen Abschnitt (102b) aufweist, und wobei die Einsteileinrichtung (114) und/oder wenigstens ein Teil der Feder (108) in dem hohlzylindrischen Abschnitt (102b) angeordnet ist.
11. Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei ein Verhältnis von einem Außendurchmesser (dl) des
hohlzylindrischen Abschnitts (102b) zu einem
Außendurchmesser (d2) der Feder (108) zwischen etwa 110 Prozent und etwa 200 Prozent beträgt, insbesondere zwischen etwa 110 Prozent und etwa 150 Prozent.
12. Antriebseinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Feder (108) an ihrem dem Anschlag (112a) abgewandten Endbereich (108a) mit einem ersten Hebelarm (106b) eines drehbar in dem Gehäuse (102) angeordneten Hebels (106) gekoppelt ist, insbesondere mittels eines drehbar an dem Hebel (106) angeordneten Federtellers (110) .
13. Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei ein zweiter Hebelarm (106c) des Hebels (106) mit einer
Antriebsstange (104) zur Betätigung eines Schaltkontakts des Schaltgeräts (10) gekoppelt ist.
14. Antriebseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei ein sekundäres Dichtelement (1120) vorgesehen ist, welches den Innenraum (I) des Gehäuses (102) gegen die Öffnung (102a) abdichtet, insbesondere unabhängig von dem Dichtelement (112) bzw. unabhängig von einem Zustand des Dichtelements (112).
15. Antriebseinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Sicherungselement (116) vorgesehen ist, das zur Verriegelung der EinStelleinrichtung (114) ausgebildet ist.
16. Antriebseinrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (102) mindestens ein
Isoliergas aus der folgenden Gruppe enthält:
Schwefelhexafluorid, Tetrafluormethan,
Kohlenstoffdioxid, ein Gas aus der Gruppe der
Fluorierten Nitrile, wobei das Gehäuse (102) bevorzugt ein Gemisch aus einem Fluorierten Nitril mit
Kohlenstoffdioxid enthält.
17. Schaltanlage (200) mit mindestens einem Schaltgerät
(10a, 10b, 10c) und mit mindestens einer
Antriebseinrichtung (100; 100a, 100b, 100c) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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