EP3928338A1 - Stromunterbrechersystem - Google Patents

Stromunterbrechersystem

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Publication number
EP3928338A1
EP3928338A1 EP20707001.2A EP20707001A EP3928338A1 EP 3928338 A1 EP3928338 A1 EP 3928338A1 EP 20707001 A EP20707001 A EP 20707001A EP 3928338 A1 EP3928338 A1 EP 3928338A1
Authority
EP
European Patent Office
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crankshaft
circuit breaker
interrupter
crank
interrupter units
Prior art date
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Granted
Application number
EP20707001.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3928338B1 (de
Inventor
Sylvio Kosse
Paul Gregor Nikolic
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 Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP3928338A1 publication Critical patent/EP3928338A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3928338B1 publication Critical patent/EP3928338B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/42—Driving mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker system according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a current interrupter system which has at least two interrupter units of different types that are driven by a common drive system.
  • the circuit breaker system according to claim 1 has a serial arrangement of at least two breaker units.
  • at least one interrupter unit is a vacuum tube
  • the at least two interrupter units are mechanically connected to a drive system.
  • the drive system has a drive unit and it is characterized in that there is a crankshaft as the drive shaft which has at least two cranks, the at least two cranks having two crank strokes of different heights.
  • crank is understood to mean an eccentricity which is attached to the crankshaft and which runs essentially perpendicularly with respect to the axis of rotation of the crankshaft.
  • the cure bel can be almost rod-shaped in the simplest case. In practice, it is usually designed in the form of asymmetrical eccentric disks to avoid imbalances.
  • crank is also understood to mean a pair of cranks which are arranged at a distance from one another along the crankshaft and are connected to one another eccentrically with respect to the axis of rotation via a crank pin running essentially parallel to the axis of rotation.
  • crank stroke is the eccentricity of the cure belzapfens with respect to the axis of rotation of the crankshaft, the crank pin describing a circular movement around the axis of rotation of the cure belwelle during a rotational movement of the cure belwelle.
  • the crank stroke thus also corresponds to the radius of this described circular movement of the crank pin.
  • serial arrangement of interrupter units is understood to mean that the interrupter units
  • the crankshaft fully pulls a unidirectional movement during an opening process of the interrupter units.
  • This has the advantage that the drive can again be designed in a technically simpler manner than in the prior art, since it only has to be rotatable in one direction.
  • crankshaft as the drive shaft of the drive system has a further advantage when an opening process of the interrupter units and a subsequent closing process perform a unidirectional movement between 350 ° and 360 ° + 10 °.
  • the crankshaft performs an opening and a closing process with one complete revolution, which is preferably 360 °; by setting certain contact excess strokes, it can also be useful that the crankshaft fully rotates that slightly different from the 360 °, i.e. by +/- 10 ° deviates.
  • two different interrupter units are mechanically connected to each of the different cranks of the crankshaft, which have a different crank stroke, the two interrupter units differ in that they have different rated voltages.
  • the rated voltage of an interrupter unit is the voltage up to which the interrupter unit can interrupt current flows, which are technically approved. In this way, interrupter units with different rated voltages can be connected in series with one another. can be switched, which results in a next higher class of measurement voltage. For this purpose, it is useful to use different interrupter units.
  • mechanically connected means that there is a mechanical connection to transmit a force, an impulse or an action between two systems, for example via movable connections such as bearings or joints, but also via fixed connections how material or force-locking connections or combinations of movable and fixed connections can be made.
  • the mechanical connection between the crankshaft and an interrupter unit in each case has a crank pin which is arranged between two cranks in such a way that it runs at a distance from an axis of rotation of the crankshaft, the crank pin being surrounded by a plain bearing is, which in turn is arranged on a push rod.
  • a structural embodiment makes it possible, please include to convert the rotational movement of the crankshaft into a translatory movement of a moving contact of the interrupter system.
  • the push rod is also mechanically connected to the contact bolt; this can, in turn, in particular by a further slide bearing on the
  • Push rod done which in turn is attached to a pin on the con tact bolt.
  • a push rod described that has a plain bearing at both ends, can also be referred to as a connecting rod.
  • the crankshaft is designed in such a way that a radial direction of the crank stroke of two adjacent cranks along the crankshaft is offset by 180 °.
  • FIG. 1 shows a circuit breaker system with a drive unit and two different breaker units in the form of vacuum interrupters
  • FIG. 2 the circuit breaker system according to FIG. 1 in an open state
  • Figure 3 shows a cross section through a crankshaft of the An
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a current interrupter system with two interrupter units connected in series for three phases, with a total of six interrupter units,
  • FIG. 5 shows an analogous schematic representation as in FIG.
  • interrupter units arranged offset with respect to a line and crank strokes in radially un different directions.
  • a circuit breaker system 2 which on the one hand has a drive system 8 which drives two different interrupter units 4 and 6 together.
  • the drive system 8 comprises a drive unit 9 as well as a crankshaft 10.
  • the crankshaft 10 is exemplarily mounted on two crankshaft bearings 34 and executes a unidirectional rotary movement along the arrow 20.
  • the crankshaft 10 has two cranks 12 or. 14, which belhub 18 and 16 each have a different cure.
  • crank 12 is here also a pair of cranks 12 and 12 'or. 14 and 14 'understood, between which a crank pin 24 is arranged.
  • the crank pin 24 runs parallel to an axis of rotation 26 of the crankshaft 10.
  • crank pin 24 With a rotational movement 20 be the crank pin 24 writes a circular movement about the axis of rotation 26.
  • slide bearings 28 are attached, which are connected to a push rod 30 .
  • slide bearing 50 At the end of the push rod 30 there is in turn another slide bearing 50 which is connected to a contact pin 32 of the interrupter unit.
  • the interrupter units 4, 6 have a contact system
  • the contact system 36 which comprise two contacts, a moving contact 38 and a fixed contact 40.
  • the contact system 36 is arranged in a vacuum space 44, surrounded by a housing 42.
  • the representation according to Figure 1 and 2 can be seen purely schematically, details of the interrupter units 4, 6, which are designed in the form of vacuum switching tubes, are not shown here. represents.
  • the moving contact 38 is connected to the contact pin 32 already mentioned, the contact system 36 being opened during a translational movement of the contact pin 32, as is illustrated in FIG.
  • the rotational movement 20 of the crankshaft 10 is transmitted through the push rod 30, which is designed in the form of a connecting rod, converted into a translational movement of the contact pin 32 and thus the moving contact 38.
  • This kinematic sequence applies equally to both interrupter units 4, 6.
  • the serial connection of the two interrupter units 4, 6 is produced by making contact via busbars 48 which are electrically connected to a flexible current band 46, which in turn makes contact with the contact bolt 50.
  • a further connection via busbars 48 and current strips 46 is made via the fixed contact 40 and a bolt assigned to it and the moving contact 32 'of the interrupter unit 6.
  • This serial arrangement of vacuum interrupters with different measurement voltages adds up the measurement voltage of the entire current interrupter system from the measurement voltages of the individual interrupter units.
  • Figure 1 the basic position of the circuit breaker system 2 in the closed state of the interrupter units 4 and 6 is described, the arrow 20, which indicates a unidirectional rotary movement tion 20 of the crankshaft 10, but also shows that the representation in Figure 1 is a dynamic representation that results in a 180 ° rotation along the arrow 20 in the open position of the circuit breaker system 2 according to Figure 2.
  • a 360 ° rotation of the crankshaft 10 thus results in the interrupter units 4, 6 being opened once and then closed again.
  • a further rotation by 180 ° would in turn result in an opening movement.
  • the advantage of the continuous unidirectional movement of the crankshaft 10, driven by the drive unit 9, is that, in addition to the simplified transmission by a single drive system 8, a more cost-effective drive variant for the drive unit 9 can also be selected.
  • a technically complex, bidirectional drive movement can be dispensed with, although this is not absolutely necessary.
  • the transition from the open position to the closed position of the interrupter units 4, 6, as shown in Figures 1 and 2, can in principle also take place with a bidirectional movement, but a unidirectional movement is only made possible through the use of the crankshaft 10 and leads to the fact that technically less complex drive units 9, for example electric motors or spring feeders with spiral springs, can be used.
  • crankshaft 10 In Figure 3 is a cross section through a crankshaft 10 is presented, the cross-sectional profile in the area of a cure bel, cut through a crank pin 24 and a sliding bearing 28.
  • the crank which can be designed in the form of the crank 12 or 14, This is an example of an eccentric disk which has a counterweight beyond the axis of rotation 26 of the cure belwelle 10 to avoid imbalances.
  • the respectively possible crank stroke 16 or. 18 is illustrated by the double arrow running between the center of the axis of rotation 26 and the center of the crank pin 24.
  • three pairs 22 of serially connected breaker units 4 and 6 are arranged on the crankshaft 10.
  • a pair 22 of the breaker units 4 and 6 each fulfill the function that has already been described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the arrangement of three such structurally identical pairs of interrupter units 4, 6 stands for the three phases of a power network, which must be separated simultaneously by an interrupter unit or here by a pair 22 of interrupter units 4, 6. It is possible to operate all three phases with one drive unit 8, wherein, as already mentioned, each phase has two different interrupter units 4, 6.
  • Each pair 22 of interrupter units 4, 6 is in each case with a pair of cranks
  • the schematic illustration according to FIG. 5 has an arrangement of three pairs 22 of serially connected interruption units 4, 6.
  • two interrupter units 4 or 6 are arranged offset from one another, which means that they are linear along the crankshafts 10 Installation space can be saved, which can bring a decisive cost advantage in many applications in which installation space is scarce.
  • the crankshaft 10 according to FIG. 5 is designed in such a way that the cranks 14 and 12 point radially in different directions with respect to the axis of rotation 26, in particular directions offset by 180 °.
  • at least every second crank 12 or 14 and the push rod 30 connected to it requires a mechanical deflection mechanism that is not described in more detail in this purely schematic representation according to FIG.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stromunterbrechersystem mit einer seriellen Anordnung von mindestens zwei Unterbrechereinheiten (4, 6), wobei hiervon mindestens eine Unterbrechereinheit (4, 6) eine Vakuumröhre ist und die mindestens zwei Unterbrecher- einheiten (4, 6) mit einem Antriebssystem (8) mechanisch ver- bunden sind, wobei das Antriebssystem (8) ein Antriebsaggre- gat (9) umfasst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Antriebssystem ferner eine Antriebswelle aufweist die als Kurbelwelle (10) mit mindestens zwei Kurbeln (12, 14) ausgestattet ist, wobei die mindestens zwei Kurbeln (12, 14) zwei unterschiedlich hohe Kurbelhübe (16, 18) aufweisen.

Description

Beschreibung
StromunterbrecherSystem
Die Erfindung betrifft ein StromunterbrecherSystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Verwendung von Vakuumschaltröhren für eine Hochspan- nungsanwendung ist es häufig wirtschaftlich günstiger, zwei oder mehrere Vakuumschaltröhren in Serie zu schalten, um die erforderliche Spannungsfestigkeit zu erzielen . Bauartbedingt kommt es bei dieser Serienschaltung dazu, dass konstruktiv unterschiedliche Vakuumschaltröhren gleichzeitig geschaltet werden müssen . Hierzu wird üblicherweise jede Schaltröhre mit einem eigenen Antrieb bzw . einem eigenen AntriebsSystem ver sehen, wobei die AntriebsSysteme miteinander synchronisiert sind . Eine ähnliche Herausforderung stellt sich dann, wenn eine Vakuumschaltröhre mit einer Gasstrecke für verschiedene Anwendungen parallel geschaltet wird . Auch hier sind j eweils unterschiedliche Antriebe nötig, um beide Unterbrechereinhei- ten synchron zu schalten . Die Verwendung von mehreren An triebsSystemen mit mehreren Antriebsaggregaten belastet je doch wieder die wirtschaftliche Bilanz bei der Anwendung von zwei seriell geschalteten Vakuumröhren bzw . bei der Reihen schaltung einer Vakuumröhre und einer Gasstrecke .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stromunterbre chersystem bereitzustellen, das mindestens zwei Unterbrecher- einheiten unterschiedlicher Bauart aufweist, die von einem gemeinsamen AntriebsSystem angetrieben werden .
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem StromunterbrecherSys tem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Das StromunterbrecherSystem gemäß Patentanspruch 1 weist eine serielle Anordnung von mindestens zwei Unterbrechereinheiten auf . Hiervon ist mindestens eine Unterbrechereinheit eine Va kuumröhre, wobei die mindestens zwei Unterbrechereinheiten mit einem Antriebssystem mechanisch verbunden sind. Das An triebssystem weist ein Antriebsaggregat auf und es zeichnet sich dadurch aus , dass eine Kurbelwelle als Antriebswelle vorhanden ist, die mindestens zwei Kurbeln aufweist, wobei die mindestens zwei Kurbeln zwei unterschiedlich hohe Kurbel hübe aufweisen .
Durch die unterschiedlich hohen Hübe der Kurbelwelle ist es möglich, über eine einzige Antriebswelle zwei Unterbrecher- einheiten unterschiedlicher Bauart und somit auch unter schiedlicher Hübe mit einer Antriebseinheit und einem An triebssystem zu betreiben . Dies bietet wirtschaftliche Vor teile, da für die zwei Unterbrechereinheiten lediglich ein AntriebsSystem, insbesondere ein Antriebsaggregat erforder lich ist.
Unter dem Begriff Kurbel wird eine an der Kurbelwelle ange brachte Exzentrizität verstanden, die bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle im Wesentlichen senkrecht verläuft . Die Kur bel kann dabei im einfachsten Fall nahezu stabförmig ausge staltet sein . Sie ist in der Praxis zur Vermeidung von Un wuchten in der Regel in Form von asymmetrischen Exzenter scheiben ausgestaltet . Unter dem Begriff Kurbel wird auch ein Kurbelpaar verstanden, das entlang der Kurbelwelle beab- standet zueinander angeordnet ist und bezüglich der Drehachse exzentrisch über einen bezüglich der Drehachse im Wesentli chen parallel verlaufenden Kurbelzapfen miteinander verbunden ist .
Unter dem Begriff Kurbelhub ist die Exzentrizität des Kur belzapfens bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle verstan den, wobei der Kurbelzapfen bei einer Drehbewegung der Kur belwelle eine kreisförmige Bewegung um die Drehachse der Kur belwelle beschreibt . Der Kurbelhub entspricht somit auch dem Radius dieser beschriebenen Kreisbewegung des Kurbelzapfens . Unter dem Begriff serielle Anordnung von Unterbrechereinhei ten wird verstanden, dass die Unterbrechereinheiten
elektrisch in Reihe geschaltet sind .
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung voll zieht die Kurbelwelle während eines ÖffnungsVorgangs der Un terbrechereinheiten eine unidirektionale Bewegung . Dies hat den Vorteil , dass der Antrieb wiederum technisch einfacher gegenüber dem Stand der Technik ausgestaltet sein kann, da er lediglich in eine Richtung drehbar sein muss . Die Möglichkeit der unidirektionalen Drehbewegung bei einem Öffnungsvorgang, insbesondere bei einem Öffnungsvorgang einer Rotation von 170 bis 170 ° , bevorzugt 180° beträgt, wird durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Kurbelwelle ermöglicht .
Einen weiteren Vorteil spielt die Anwendung der Kurbelwelle als Antriebswelle des AntriebsSystems dann aus , wenn ein Öff nungsvorgang der Unterbrechereinheiten und ein anschließender Schließvorgang eine unidirektionale Bewegung vollzieht, die zwischen 350 ° und 360° + 10° liegt . Hierbei vollzieht die Kurbelwelle einen Öffnungs- und einen Schließvorgang bei ei ner vollständigen Umdrehung, die bevorzugt 360° beträgt, durch das Einstellen bestimmter Kontaktüberhübe kann es auch zweckmäßig sein, dass die Kurbelwelle eine Drehbewegung voll zieht, die von den 360° geringfügig, also um +/- 10° ab weicht .
Dabei stehen in einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Er findung jeweils zwei unterschiedliche Unterbrechereinheiten mit den j eweils unterschiedlichen Kurbeln der Kurbelwelle, die einen unterschiedlichen Kurbelhub aufweisen, mechanisch in Verbindung, wobei die beiden Unterbrechereinheiten sich darin unterscheiden, dass sie unterschiedliche Bemessungs spannungen aufweisen . Die BernessungsSpannung einer Unterbre chereinheit ist dabei die Spannung, bis zu der die Unterbre chereinheit technisch zugelassen Stromflüsse unterbrechen kann . Auf diese Weise können Unterbrechereinheiten mit unter schiedlichen BernessungsSpannungen miteinander in Serie ge- schaltet werden, wodurch sich eine nächsthöhere Klasse von BernessungsSpannung ergibt . Hierfür ist es zweckmäßig, unter schiedliche Unterbrechereinheiten zu verwenden .
Unter dem Begriff mechanisch in Verbindung stehen wird ver standen, dass zur Übertragung einer Kraft, eines Impulses o- der einer Aktion zwischen zwei Systemen eine mechanische Ver bindung besteht, die beispielsweise über bewegliche Verbin dungen wie Lager oder Gelenke, aber auch über feste Verbin dungen wie stoffschlüssige oder Kraftschlüssige Verbindungen oder aus Kombinationen aus beweglichen und festen Verbindun gen erfolgen kann .
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist es ferner zweckmäßig, drei gleichartige Paare von seriell ge schalteten Unterbrechereinheiten mechanisch miteinander zu verbinden . Die drei Paare der Unterbrechereinheiten bilden die drei Phasen des Stromnetzes ab, sodass die drei Phasen durch diese Ausgestaltungsform jeweils mit zwei in Serie ge schalteten Unterbrechereinheiten bis zu einer vorgegebenen BernessungsSpannung mit einem einzigen AntriebsSystem betrie ben werden können .
In einer konstruktiven Ausgestaltungsform des Stromunterbre chersystems weist die mechanische Verbindung zwischen der Kurbelwelle und j eweils einer Unterbrechereinheit einen Kur belzapfen auf, der zwischen zwei Kurbeln so angeordnet ist, dass er beabstandet zu einer Drehachse der Kurbelwelle ver läuft, wobei der Kurbelzapfen von einem Gleitlager umgeben ist, das wiederum an einer Schubstange angeordnet ist . Durch eine derartige konstruktive Ausgestaltungsform ist es mög lich, die Rotationsbewegung der Kurbelwelle in eine transla torische Bewegung eines Bewegkontaktes des UnterbrecherSys tems umzuwandeln . Dabei steht die Schubstange im Weiteren mit dem Kontaktbolzen mechanisch in Verbindung, dies kann wiede rum insbesondere durch ein weiteres Gleitlager an der
Schubstange erfolgen, das wiederum an einem Zapfen am Kon taktbolzen angebracht ist . Eine beschriebene Schubstange, die an beiden Enden ein Gleitlager aufweist, kann auch als Pleu elstange bezeichnet werden .
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Kurbelwelle in der Art ausgestaltet, dass eine radiale Aus richtung des Kurbelhubs zweier benachbarter Kurbeln entlang der Kurbelwelle um 180° versetzt angeordnet sind . Dies führt dazu, dass die einzelnen Unterbrechereinheiten, die mit den j eweiligen Kurbelzapfen der Kurbelwelle in mechanischer Ver bindung stehen, bezüglich einer Linie entlang der Kurbelwelle versetzt zueinander angeordnet sind, was in einer Einsparung eines Bauraumes resultiert . Eine derartige Anordnung von Un terbrechereinheiten bedarf somit weniger Bauraum, was insbe sondere dann zum Tragen kommt, wenn die Unterbrechereinheiten in geschlossenen Räumen angeordnet sind .
Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfin dung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert . Da bei handelt es sich um rein schematische Darstellungen, die keine Einschränkung des Schutzbereiches bedeuten . Merkmale, die dieselbe Bezeichnung in unterschiedlichen Ausgestaltungs- formen zeigen, sind dabei mit demselben Bezugszeichen verse hen, das ggf . mit einem zusätzlichen Strich gekennzeichnet ist .
Dabei zeigen :
Figur 1 ein StromunterbrecherSystem mit einer Antriebsein heit und zwei unterschiedlichen Unterbrechereinhei- ten in Form von Vakuumschaltröhren,
Figur 2 das StromunterbrecherSystem gemäß Figur 1 in einem geöffneten Zustand,
Figur 3 einen Querschnitt durch eine Kurbelwelle des An
triebssystems im Bereich eines KurbelZapfens, Figur 4 eine schematische Darstellung eines Stromunterbre chersystems mit j eweils zwei in Serie geschalteten Unterbrechereinheiten für drei Phasen, mit insge samt sechs Unterbrechereinheiten,
Figur 5 eine analoge schematische Darstellung wie in Figur
4 mit bezüglich einer Linie versetzt angeordneten Unterbrechereinheiten und Kurbelhüben in radial un terschiedliche Richtungen .
In Figur 1 ist ein StromunterbrecherSystem 2 dargestellt, das zum einen ein AntriebsSystem 8 aufweist, das zwei unter schiedliche Unterbrechereinheiten 4 und 6 gemeinsam antreibt . Das AntriebsSystem 8 umfasst dabei ein Antriebsaggregat 9 so wie eine Kurbelwelle 10. Die Kurbelwelle 10 ist in dieser Ausgestaltungsform exemplarisch an zwei Kurbelwellenlager 34 gelagert und vollzieht eine unidirektionale Drehbewegung ent lang des Pfeiles 20. Dabei weist die Kurbelwelle 10 zwei Kur beln 12 bzw . 14 auf, die j eweils einen unterschiedlichen Kur belhub 18 und 16 aufweisen . Unter dem Begriff Kurbel 12 wird hierbei auch ein Paar von Kurbeln 12 und 12 ' bzw . 14 und 14 ' verstanden, zwischen denen ein Kurbelzapfen 24 angeordnet ist . Der Kurbelzapfen 24 läuft dabei parallel zu einer Dreh achse 26 der Kurbelwelle 10. Bei einer Drehbewegung 20 be schreibt dabei der Kurbelzapfen 24 eine Kreisbewegung um die Drehachse 26. An den Kurbelzapfen 24 sind wiederum Gleitlager 28 angebracht, die mit einer Schubstange 30 in Verbindung stehen . Am Ende der Schubstange 30 ist wiederum ein weiteres Gleitlager 50 angeordnet, das mit einem Kontaktbolzen 32 der Unterbrechereinheit in Verbindung steht .
Die Unterbrechereinheiten 4 , 6 weisen dabei ein KontaktSystem
36 auf, das zwei Kontakte, einen Bewegkontakt 38 und einen Festkontakt 40 umfassen . Das KontaktSystem 36 ist umgeben von einem Gehäuse 42 in einem Vakuumraum 44 angeordnet . Die Dar stellung gemäß Figur 1 und 2 sind rein schematisch zu sehen, Details der Unterbrechereinheiten 4 , 6, die in Form von Vaku umschaltröhren ausgestaltet sind, sind hier nicht darge- stellt. Der Bewegkontakt 38 ist dabei mit dem bereits erwähn ten Kontaktbolzen 32 verbunden, wobei bei einer translatori schen Bewegung des Kontaktbolzens 32 das KontaktSystem 36 ge öffnet wird, wie dies in Figur 2 veranschaulicht ist . Durch die Drehbewegung 20 der Kurbelwelle 10 wird übertragen durch die Schubstange 30, die in Form einer Pleuelstange ausgestal tet ist, in eine translatorische Bewegung des Kontaktbolzens 32 und somit des Bewegkontaktes 38 umgewandelt . Dieser kine matische Ablauf gilt für beide Unterbrechereinheiten 4 , 6 gleichermaßen . Der Unterschied zwischen dem Ablauf während des Öffnens der Kontaktsysferne 36 bzw . 36 ' besteht nach die ser Darstellung darin, dass der Kurbelhub 18 für die kleinere Unterbrechereinheit 6 geringer ausfällt als der Kurbelhub 16 für die größere Unterbrechereinheit 4. Auf diese Weise können unterschiedliche Unterbrechereinheiten 4 , 6, die unterschied liche BernessungsSpannungen aufweisen und dabei seriell zuei nander geschaltet sind, mit einem AntriebsSystem 8 betrieben werden .
Die serielle Schaltung der beiden Unterbrechereinheiten 4 , 6 wird durch eine Kontaktierung über Stromschienen 48 , die mit einem flexiblen Stromband 46 elektrisch in Verbindung stehen, das wiederum den Kontaktbolzen 50 kontaktiert, erzeugt . Eine weitere Verbindung über Stromschienen 48 und Strombänder 46 erfolgt weiter über den Festkontakt 40 und einen ihm zugeord neten Bolzen und dem Bewegkontakt 32 ' der Unterbrechereinheit 6. Hierbei kann es sich um zwei Vakuumschaltröhren handeln, die beispielsweise eine BernessungsSpannung von 170 kV (Unter brechereinheit 4 ) und eine BernessungsSpannung von 145 kV (Un terbrechereinheit 6 ) aufweisen . Durch diese serielle Anord nung von Vakuumschaltröhren mit verschiedenen BernessungsSpan nungen addiert sich die BernessungsSpannung des gesamten Stro munterbrechersystems aus den BernessungsSpannungen der einzel nen Unterbrechereinheiten .
In Figur 1 ist die Grundstellung des StromunterbrecherSystems 2 im geschlossenen Zustand der Unterbrechereinheiten 4 und 6 beschrieben, der Pfeil 20 , der eine unidirektionale Drehbewe- gung 20 der Kurbelwelle 10 veranschaulicht, zeigt jedoch auch, dass es sich bei der Darstellung in Figur 1 um eine dy namische Darstellung handelt, die bei einer 180° Drehung ent lang des Pfeiles 20 in der ÖffnungsStellung des Stromunter brechersystems 2 gemäß Figur 2 resultiert . Eine weitere un- idirektionale Drehung entlang des Pfeiles 20 nach der Öff- nungsposition gemäß Figur 2 führt wiederum zu einer Schließ bewegung und letztendlich zu dem Zustand, der in Figur 1 ab gebildet ist . Eine 360° Drehung der Kurbelwelle 10 resultiert somit darin, dass die Unterbrechereinheiten 4 , 6 einmal ge öffnet und wieder geschlossen werden . Eine weitere Drehung um 180° würde wiederum eine Öffnungsbewegung zur Folge haben .
Der Vorteil der durchgehend unidirektionalen Bewegung der Kurbelwelle 10 , angetrieben durch das Antriebsaggregat 9 be steht darin, dass neben der vereinfachten Übertragung durch ein einziges AntriebsSystem 8 auch noch eine kostengünstigere AntriebsVariante bezüglich des Antriebsaggregats 9 gewählt werden kann . Es kann hierbei auf eine technisch aufwendige, bidirektionale Antriebsbewegung verzichtet werden, wobei dies nicht zwingend notwendig ist . Der Übergang von geöffneter Po sition und geschlossener Position der Unterbrechereinheiten 4 , 6, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, kann grundsätzlich auch mit einer bidirektionalen Bewegung erfol gen, eine unidirektionale Bewegung wird aber erst durch den Einsatz der Kurbelwelle 10 ermöglicht und führt dazu, dass technisch weniger aufwendige Antriebsaggregate 9, beispiels weise Elektromotoren oder Federspeieher mit Spiralfedern zum Einsatz kommen können .
In Figur 3 ist ein Querschnitt durch eine Kurbelwelle 10 dar gestellt, wobei der Querschnittsverlauf im Bereich einer Kur bel , geschnitten durch einen Kurbelzapfen 24 sowie durch ein Gleitlager 28. Bei der Kurbel , die sowohl in Form der Kurbel 12 oder 14 ausgestaltet sein kann, handelt es sich hier exemplarisch um eine Exzenterscheibe, die zur Vermeidung von Unwuchten ein Gegengewicht j enseits der Drehachse 26 der Kur belwelle 10 aufweist . Der j eweilig mögliche Kurbelhub 16 bzw . 18 ist mit dem Doppelpfeil , der zwischen dem Mittelpunkt der Drehachse 26 und dem Mittelpunkt des KurbelZapfens 24 ver läuft, veranschaulicht . Wenn sich die Kurbel 12 , 14 um die Drehachse 26 dreht, vollzieht dabei der Kurbelzapfen 24 eine Kreisbewegung um die Drehachse 26. Das Gleitlager 28 , das um den Kurbelzapfen 24 angeordnet ist, dreht sich dabei mit, da es mit einer Schubstange 30 verbunden ist, an dessen Ende, wie in Figur 1 dargestellt ist, ein weiteres Gleitlager 50 befindet, richtet es sich jedoch j eweils entlang einer trans latorischen Bewegung aus , das sie auf den hier nicht darge stellten Kontaktbolzen überträgt .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an der Kurbelwelle 10 j eweils drei Paare 22 seriell geschalteter Un terbrechereinheiten 4 und 6 angeordnet . Ein Paar 22 der Un terbrechereinheiten 4 und 6 erfüllt j eweils die Funktion, die bereits bezüglich der Figuren 1 und 2 beschrieben sind . Die Anordnung von drei derartigen baugleichen Paaren von Unter brechereinheiten 4 , 6 steht für die drei Phasen eines Strom netzes , die durch j eweils eine Unterbrechereinheit bzw. hier durch ein Paar 22 von Unterbrechereinheiten 4 , 6 gleichzeitig getrennt werden müssen . Dabei ist es möglich, alle drei Pha sen mit einer Antriebseinheit 8 zu betreiben, wobei , wie be reits erwähnt, j ede Phase zwei unterschiedliche Unterbrecher- einheiten 4 , 6 aufweist . Jedes Paar 22 von Unterbrecherein- heiten 4 , 6 steht dabei j eweils mit einem Paar von Kurbeln
14 , 16 in Verbindung, die j eweils wieder den unterschiedli chen Kontakthub 16 und 18 aufweisen . Ansonsten weisen die Paare 22 die gleichen technischen Merkmale auf, die bereits bezüglich der Figuren 1 , 2 und 3 beschrieben sind .
In einer weiteren Ausgestaltungsform ähnlich wie in Figur 4 , weist die schematische Darstellung gemäß Figur 5 eine Anord nung von drei Paaren 22 von seriell geschalteten Unterbre chereinheiten 4 , 6 auf . Der Unterschied bezüglich der Figur 4 besteht darin, dass in dieser Ausgestaltungsform j eweils zwei Unterbrechereinheiten 4 oder 6 versetzt zueinander angeordnet sind, was dazu führt, dass linear entlang der Kurbelwellen 10 Bauraum eingespart werden kann, was in vielen Anwendungen, in denen Bauraum knapp ist, einen entscheidenden Kostenvorteil mit sich bringen kann . Die Kurbelwelle 10 gemäß Figur 5 ist in der Art ausgestaltet, dass die Kurbeln 14 und 12 bezüglich der Drehachse 26 radial in unterschiedliche Richtungen, ins besondere um 180° versetzte Richtungen zeigen . Es ist j edoch anzumerken, dass bei dieser Umsetzung mindestens jede zweite Kurbel 12 oder 14 und die damit verbundene Schubstange 30 einer mechanischen Umlenkmechanik bedarf, die in dieser rein schematischen Darstellung gemäß Figur 5 nicht näher beschrie ben ist .
Bezugszeichenliste
2 StammunterbrecherSystem
4 Unterbrechereinheit UBI
6 Unterbrechereinheit UB2
8 AntriebsSystem
9 Antriebsaggregat
10 Kurbelwelle
12 erste Kurbel
14 zweite Kurbel
16 erster Kurbelhub
18 zweiter Kurbelhub
20 unidirektionale Drehbewegung
22 Paar seriell geschalteter Unterbrechereinheiten
24 Kurbelzapfen
26 Drehachse
28 Gleitlager
30 Schubstange
32 Kontaktbolzen
34 Kurbelwellenlager
36 KontaktSystem
38 Bewegkontakt
40 Festkontakt
42 Gehäuse
44 Vakuumraum
46 Stromband
48 Sromschienen
50 weiteres Gleitlager

Claims

Patentansprüche
1. StromunterbrecherSystem mit einer seriellen Anordnung von mindestens zwei Unterbrechereinheiten ( 4 , 6), wobei hiervon mindestens eine Unterbrechereinheit ( 4 , 6 ) eine Vakuumröhre ist und die mindestens zwei Unterbrechereinheiten (4, 6 ) mit einem AntriebsSystem (8) mechanisch verbunden sind, wobei das AntriebsSystem (8) ein Antriebsaggregat (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das AntriebsSystem ferner eine Antriebs welle aufweist die als Kurbelwelle (10) mit mindestens zwei Kurbeln ( 12 , 14 ) ausgestattet ist, wobei die mindestens zwei Kurbeln ( 12 , 14 ) zwei unterschiedlich hohe Kurbelhübe (16,
18 ) aufweisen .
2. StromunterbrecherSystem nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, dass die Kurbelwelle (10) während eines Öffnungs vorgangs der Unterbrechereinheiten (4, 6 ) eine unidirektiona- le Drehbewegung (20) vollzieht .
3. StromunterbrecherSystem nach Anspruch 2 , dadurch gekenn zeichnet, dass die Kurbelwelle (10) während eines Öffnungs vorgangsVorgangs der Unterbrechereinheiten (4, 6 ) eine unidi- rektionale Drehbewegung (20) zwischen 170 ° und 190°, bevor zugt 180° vollzieht .
4. Stromunterbrechereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle während eines ÖffnungsVorgangsVorgangs und eines darauf folgenden Schließ vorgangs der Unterbrechereinheiten (4, 6 ) eine unidirektiona- le Drehbewegung (20) vollzieht, die zwischen 350 ° und 360° + 10° liegt .
5. StromunterbrecherSystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrisch seriell zueinander geschalteten Unterbrecherein- heiten (4, 6 ) mit jeweils einer Kurbel ( 12 , 14 ) mit sich un terscheidenden Kurbelhüben (16, 18 ) mechanisch in Verbindung stehen, wobei die beiden Unterbrechereinheiten (4, 6) unter schiedliche Bemessungsspannungen aufweisen .
6. StromunterbrecherSystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass mit der Kurbelwelle (10) drei gleichartige Paare ( 22 ) von seriell geschalteten Unterbrechereinheiten (4, 6 ) mechanisch verbunden sind .
7. StromunterbrecherSystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Ver bindung zwischen der Kurbelwelle (10) und j eweils einer Un terbrechereinheit (4, 6 ) einen Kurbelzapfen (24 ) umfasst, der zwischen zwei Kurbeln ( 12 , 12 ' , 14 , 14 ' ) beabstandet einer Drehachse (26) der Kurbelwelle (10) angeordnet ist, wobei der Kurbelzapfen (24 ) von einem Gleitlager (28) umgeben ist, das wiederum an einer Schubstange ( 30 ) angeordnet ist .
8. StromunterbrecherSystem nach Anspruch 7 , dadurch gekenn zeichnet, dass die Schubstange ( 30 ) mit einem Kontaktbolzen ( 32 ) mechanisch in Verbindung steht .
9. StromunterbrecherSystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die mechanische Verbindung zwischen Schubstan ge ( 30 ) und Kontaktbolzen ( 32 ) ein weiteres Gleitlager ( 50 ) umfasst .
10. StromunterbrecherSystem nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Ausrich tung des Kurbelhubs (16, 18 ) zweier benachbarter Kurbeln ( 12 ,
14 ) entlang der Kurbelwelle (10) um 180° versetzt ist .
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