[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
[0002] Bei elektrischen Leistungsschaltern für sehr hohe Betriebsspannungen ist es bekannt,
die vor allem beim Einschalten langer unbelasteter Leitungen entstehenden überspannungen
durch den Einsatz von Dämpfungswiderständen zu verringern. Die Dämpfungswiderstände
liegen dabei parallel zu den Hauptschaltstrecken. Beim Einschalten werden die Dämpfungswiderstände
(Einschalt-Widerstände) kurz vor dem Schließen der Hauptschaltstrecken durch zugeordnete
Hilfsschaltstrecken (Trennschalter) zugeschaltet.
[0003] Durch die Einschaltung über Widerstände wird erreicht, daß die über den Leistungsschalter
einzuschaltende lange Leitung vorübergehend erst über einen entsprechend dimensionierten
Widerstand an Spannung gelegt wird, bis die Hauptschaltstrecken die endgültige Einschaltung
vollzogen haben. Andererseits kann im offenen Zustand des Leistungsschalters durch
den Widerstands-Stromkreis kein Strom fließen, da dieser durch die Trennschalter unterbrochen
ist. Das volle Isoliervermögen des Schalters bleibt dadurch erhalten.
[0004] Bei derartigen Hochspannungsschaltern mit Einschalt-Widerständen besteht zunächst
die Aufgabe, daß der parallel zur Hauptschaltstrecke liegende Einschalt-Widerstand
etwa 10 ms vor dem Einschalten der Hauptschaltstrecken durch die Hilfsschaltstrecke
eingeschaltet wird. Bei einer nachfolgenden Ausschaltung des Schalters muß andererseits
sichergestellt sein, daß die Widerstands-Strombahn rechtzeitig vor dem Trennen der
Hauptkontakte ausgeschaltet wird. Diese zweite Aufgabe kann grundsätzlich gelöst werden,
indem entweder sofort nach der vollzogenen Einschaltung die Hilfsschaltstrecke selbständig
wieder ausschaltet (unabhängig davon, ob bereits ein Ausschaltkommando für die Hauptschaltstrecke
vorliegt) oder indem man die Hilfsschaltstrecke zunächst geschlossen hält und erst
im Zuge einer von außen eingeleiteten Ausschaltung des Schalters zeitgerecht ausschaltet.
[0005] Ein Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art, bei dem die Hilfsschaltstrecke
sofort nach der vollzogenen Einschaltung selbständig wieder ausschaltet, ist aus der
DE-AS 21 08 915 bekannt. Bei diesem Hochspannungs-Leistungsschalter weist die Hilfsschaltstelle
eine in Ausschaltrichtung wirkende Feder auf und wird von einer Kurbel über eine Stange
mit einem Langloch mit einem Kurbelzapfen betätigt, dessen freier Weg stellungsabhängig
begrenzt ist. Durch diese stellungsabhängig lösbare Verbindung wird erreicht, daß
nach dem Schließen der Hauptschaltstelle die Hilfsschaltstelle unmittelbar wieder
geöffnet wird, weil die Kurbel den Schaltstift nach Überschreiten der Strecklage wieder
zurückzieht, und am Ende der Schwenkbewegung die Verbindung zwischen dem Antrieb und
der Hilfsschaltstelle durch Entriegelung des Langlochs gelöst wird, so daß die Feder
den Schaltstift in die Ausschalt-Endlage bringen kann. Die Hauptschaltstelle bleibt
unabhängig von diesem Vorgang geschlossen.
[0006] Probleme können sich bei diesem Prinzip der Bewegung der Hilfsschaltstrecke bei solchen
Schaltvorgängen ergeben, bei denen unmittelbar nach dem Einschalten wieder ausgeschaltet
werden muß. In diesem Fall muß nämlich die den Schaltstift zurückbewegende Feder verhältnismäßig
stark dimensioniert werden, damit gewährleistet ist, daß die elektrische Festigkeit
der Hilfsschaltstrecke stets deutlich größer ist als die der Hauptschaltstrecke, denn
der bewegte Kontakt der Hauptschaltstrecke erfährt eine große Beschleunigung. Bei
einer derartigen starken Feder muß die Verriegelungseinrichtung den hohen Federkräften
entsprechend dimensioniert sein
* bzw. bereitet die Entriegelung wegen der hohen Federkräfte Schwierigkeiten, wodurch
es zu Störungen bei der Ausschaltung des Hilfswiderstandes kommen kann.
[0007] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass starke Federn und entsprechend
dimensionierte Entriegelungsmechanismen auf konstruktiv und betriebstechnisch einfache
Weise vermieden werden.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden
Merkmale gelöst.
[0009] Die erfindungsgemässe Lösung geht somit von der zweiten grundsätzlichen Lösungsmöglichkeit
aus, bei der die Hilfsschaltstrecke zunächst geschlossen bleibt und erst im Zuge einer
von aussen eingeleiteten Ausschaltung des Schalters zeitgerecht ausschaltet. Die Hilfsschaltstrecke
ist dabei über ein Hebelsystem mit der Hauptschaltstrecke starr gekoppelt. Die Übersetzung
dieses Hebelsystems einerseits sowie die Kontaktabstände (und daraus abgeleitet die
Kontakthübe) von Hauptschaltstrecke und Hilfsschaltstrecke andererseits sind so gewählt,
dass bei einer Einschaltung die Kontaktberührung in der Hilfsschaltstrecke früher
erfolgt als in der Hauptschaltstrecke. Bei der erfindungsgemässen Lösung werden die
Vorteile eines mechanisch starr festgelegten Einschaltvorganges bei gleichzeitiger
grosser Einfachheit der Einschaltmechanik erreicht.
[0010] Da bei der erfindungsgemässen Lösung die Feder in ganz anderer Weise wirkt als bei
dem bekannten Schalter, insofern, als sie zum Ausschaltvorgang nicht beiträgt, kann
sie sehr klein dimensioniert werden. Entsprechend kann auch die Hilfsschaltstrecke,
insbesondere auch die Ver- und Entriegelungseinrichtung sehr leicht und ohne zusätzliche
isolierende Teile am Schaltstift der Hilfsschaltstrecke ausgeführt werden.
[0011] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltstiftteile der Hilfsschaltstrecke
zwei zylindrische Rohre sind. Bei dieser Ausgestaltung kann die Feder vorteilhaft
in den Schaltstiftteilen angeordnet werden, wobei diese die Feder führen. Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Verriegelungseinrichtung zumindest
einen Hebel aufweist, der an dem den Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil angebracht
und mit diesem über Drehzapfen verbunden ist und der in der Verriegelungsposition
in zumindest eine Raste eingreift, und dass die Entriegelungseinrichtung zumindest
einen konischen Anschlag bzw. eine konische Auflauffläche aufweist, der (bzw. die)
den Verriegelungshebel in Entriegelungsstellung schwenkt. Mit dieser Ausgestaltung
wird eine einfache und betriebssichere Ver- und Entriegelungseinrichtung geschaffen.
[0012] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung
einen spreizbaren Verriegelungsring aufweist, der konzentrisch um die Mittelachse
des Schaltstiftes angeordnet ist; dass ein Verriegelungsstift an dem dem Antriebshebel
zugeordneten Schaltstiftteil parallel zur Achse des Schaltstiftes angeordnet ist,
der in der Verriegelungsstellung in einem Spalt des Verriegelungsringes eingreift,
um diesen in der gespreizten Stellung zu halten; dass eine Feder vorgesehen ist, die
den Verriegelungsstift in Richtung seiner Verriegelungsstellung drückt; und dass die
Entriegelungseinrichtung einen Anschlag aufweist, der beim Auftreffen des Verriegelungsstiftes
diesen in die Entriegelungsstellung bringt, so dass ein Zusammendrücken des Verriegelungsringes
und damit ein Entriegeln ermöglicht wird. Durch die konzentrische Anordnung der Verriegelungseinrichtung
ergibt sich eine sehr gleichmässige Belastung, die eine besonders leichte Ausführung
der einzelnen Teile der Verriegelungseinrichtung ermöglicht.
[0013] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung
zumindest einen radial vorgespannten Nocken aufweist, der mit dem den Gegenkontakt
zugekehrten Schaltstückteil fest verbunden ist und der mit zumindest einer Raste zusammenwirkt.
Zur radialen Vorspannung des Nockens weist der Schaltstiftteil gemäss einer weiteren
Ausgestaltung im Verriegelungsbereich Längsschlitze auf, die eine elastische Verformung
ermöglichen. Bei diesen Ausgestaltungen wird in sehr vorteilhafter Weise das Schaltstiftteil
selbst als radial vorgespanntes Element ausgebildet, wodurch eine sehr einfache Gestaltung
der Verriegelungseinrichtung mit wenig Teilen ermöglicht wird.
[0014] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anschlag
für den Schaltstift zur Absorbierung der Bewegungsenergie des Schaltstiftes einen
Puffer aufweist. Gemäss vorteilhaften Ausgestaltungen ist weiter vorgesehen, dass
der Puffer aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere Polyurethan besteht. Die
Pufferung kann gemäss weiteren Ausgestaltungen auch pneumatisch bzw. mittels eines
Gegenkontaktes, der zur Pufferung als federnder Druckkontakt ausgebildet ist, erfolgen.
[0015] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gegenkontaktstück scheibenförmig
ausgebildet ist und einen Führungszylinder aufweist, an dessen Aussenwand ein Gleitkontakt
den Strom überträgt und beim Einschalten eine Feder verschiebt, wobei zwischen dem
scheibenförmigen Teil und der benachbarten feststehenden Fläche die Pufferung erfolgt.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stirnfläche
des Schaltstiftes konvex und der gegenüberliegende Teil des Gegenkontaktes konkav
ausgeführt ist. Insbesondere ist gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Radius der
Stirnfläche des Schaltstiftes etwas geringer als der des gegenüberliegenden Teils
des Gegenkontaktes. Mit einer Variierung der Radien der Stirnfläche des Schaltstiftes
bzw. des Gegenkontaktes können die Berührungsverhältnisse dieser Kontakte und damit
die Pufferung zweckmässig eingestellt werden.
[0016] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktflächen kupfer-plattiert
sind.
[0017] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung
zumindest ein Verriegelungselement aufweist, das an einem dem Antriebshebel zugeordneten
Teil axial formschlüssig und radial verschwenkbar angeordnet ist; dass der dem Gegenkontakt
zugewandte Schaltstift ein Rastelement aufweist, hinter das das Verriegelungselement
im verriegelten Zustand greift; und dass das Verriegelungselement eine erste Nase
aufweist, die mit dem Rastelement in der entriegelten Stellung als die Bewegung des
Schaltstiftteils begrenzender Anschlag zusammenwirkt und eine zweite Nase, die mit
dem Rastelement in der verriegelten Stellung als Mitnehmer zusammenwirkt. Diese Ausgestaltung
der Verriegelungseinrichtung kann erfindungsgemäss auch unabhängig von den vorstehend
beschriebenen Schaltern verwendet werden. Mit dieser Ausgestaltung wird eine Verriegelungseinrichtung
geschaffen, die sehr einfach und leicht im Aufbau ist und trotzdem in jedem Falle
den Betriebsanforderungen genügt, wobei die Schaltsicherheit verbessert und der Verschleiss
verringert, d.h. die möglichen Schaltzahlen erhöht werden. Insbesondere weist der
einfache Schaltstift kleine bewegte Massen auf.
[0018] Gemäss einer Ausgestaltung dieser Erfindung ist vorgesehen, dass der dem Gegenkontakt
zugewandte Schaltstiftteil teleskopartig auf einem Rohr angeordnet ist. Mit dieser
Anordnung wird eine einfache Möglichkeit der Führung des Schaltstiftteils geschaffen,
bei der im Inneren des Rohres eine das Schaltstiftteil bewegende Feder geführt angeordnet
werden kann.
[0019] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Verriegelungselemente
vorgesehen sind, die Segmente eines längsgeschlitzten, im wesentlichen rohrförmigen
Gebildes sind. Bei dieser Ausgestaltung ist eine symmetrische Anordnung möglich, die
sehr vorteilhafte Belastungsverhältnisse ergibt.
[0020] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen den Nasen des Verriegelungselementes
eine in der Bewegungsbahn des Rastelementes angeordnete Rampe vorgesehen ist, so dass
das Verriegelungselement vom Rastelement radial nach aussen bewegbar ist.
[0021] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rohr einen
Ringwulst aufweist, auf dem die Verriegelungselemente mit einer entsprechend geformten
Ausnehmung radial bewegbar aber axial formschlüssig angeordnet sind. Diese Ausgestaltung
enthält eine im Aufbau und der Herstellung einfache und sehr funktionssichere Verbindung
zwischen dem Rohr und den Verriegelungselementen.
[0022] Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Ausnehmung angrenzend an die zweite
Nase angeordnet ist.
[0023] Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungselemente
in radialer Richtung federnd vorgespannt sind. In zweckmässiger Weise wird gemäss
einer weiteren Ausgestaltung diese Vorspannung durch eine Toroid-Feder aufgebracht,
die in Ausnehmungen der Verriegelungselemente angeordnet ist.
[0024] Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungselemente
eine zusätzliche Rampe aufweisen, deren Bewegungsbahn über einen Anschlag verläuft,
von dem die Verriegelungselemente radial aus ihrer Verriegelungsstellung bewegt werden.
[0025] Um die Verriegelungselemente an ihrem dem Gegenkontakt zugewandten Ende zusammenzuhalten,
ist gemäss einer Ausgestaltung an diesem Ende eine Nut vorgesehen, in der ein die
Verriegelungselemente zusammenhaltender Stahlring angeordnet ist.
[0026] Entlang der Bewegungsbahn der Verriegelungselemente ist nach einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung ein Steuerelement angeordnet, welches eine Steuerkurve aufweist, die
z.B. mittels Rampen so gestaltet ist, dass eine radiale Bewegung der Verriegelungselemente
nur in bestimmten gewünschten Stellungen möglich ist. Zweckmässig ist das Steuerelement
ringförmig ausgebildet, wodurch sich eine gleichmässige Belastung ergibt.
[0027] Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umgibt der Anschlag das Teil ringförmig.
[0028] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schaltstift aus Titan
oder einer Aluminiumlegierung besteht.
[0029] In zweckmässiger Weise ist das dem Antriebshebel zugeordnete Teil rohrförmig ausgebildet,
da sich bei einem derartigen Rohr die Verriegelungselemente vorteilhaft anordnen lassen.
[0030] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden
beschrieben.
[0031] Es zeigen:
Figur 1 einen Hochspannungs-Leistungsschalter mit Hilfsschaltstrecke, wobei nur eine
Hälfte dargestellt ist;
Figur 2 eine Hilfsschaltstrecke;
Figur 2a eine Ver- und Entriegelungseinrichtung;
Figur 2b eine andere Ausgestaltung einer Ver- und Entriegelungseinrichtung;
Figur 2c eine weitere Ausgestaltung einer Ver- und Entriegelungseinrichtung;
Figur 3 eine Teilansicht des Schaltstiftes und des Gegenschaltstückes mit pneumatischer
Pufferung;
Figur 3a eine andere Ausgestaltung des Schaltstiftes und des Gegenschaltstückes mit
pneumatischer Pufferung;
Figur 3b eine weitere Ausgestaltung des Schaltstiftes und des Gegenschaltstückes mit
mechanischer Pufferung;
Figur 4 eine Teilansicht einer anderen Ver- und Entriegelungseinrichtung im Schnitt
in der Vorlaufstellung;
Figur 5 die Ver- und Entriegelungseinrichtung der Figur 4 in der Verriegelungsstellung;
Figur 6 die Ver- und Entriegelungseinrichtung der Figur 4 in der Entriegelungsstellung.
[0032] Im folgenden ist zunächst auf die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen
der Erfindung Bezug genommen.
[0033] Ein Schaltstift 24 der Hilfsschaltstrecke 20 weist zumindest zwei gegen die Kraft
einer Feder 25 teleskopartig ineinander verschiebbare Teile 24a, 24b auf; diese Schaltstiftteile
24a, 24b sind in vorteilhafter Weise rohrförmig ausgebildet. Ein Anschlag 26 ist am
Gegenkontakt 32 vorgesehen, um unmittelbar nach der Kontaktberührung der Hilfsschaltstrecke
20 den Hub des Schaltstiftteiles 24b zu begrenzen. Dieser Anschlag 26 für den Schaltstiftteil
24b weist zur Absorbierung der Bewegungsenergie des Schaltstiftteiles 24b einen Puffer
28 auf. Der Puffer 28 besteht zweckmässig aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere
Polyurethan (Figuren 1, 2). Bei einer Ausgestaltung wird der Puffer vom Gegenkontakt
32 gebildet, der zur Pufferung als federnder Druckkontakt ausgebildet ist. Der Gegenkontakt
32 weist zu diesem Zweck einen Führungszylinder mit einem scheibenförmigen Teil 33
auf (Fig. 2), an dessen Aussenwand 34 ein Gleitkontakt den Strom überträgt und der
beim Einschalten eine Feder 35 verschiebt, wobei zwischen dem scheibenförmigen Teil
33 und der benachbarten feststehenden Fläche die Pufferung erfolgt.
[0034] Die Pufferung des Schaltstiftes kann in vorteilhafter Weise auch pneumatisch erfolgen
(Fig. 3, 3a, 3b). Zu diesem Zweck ist die Stirnfläche des Schaltstiftteiles 27b konvex
und der entsprechende gegenüberliegende Teil des Gegenkontaktes 32 konkav ausgeführt.
In Figur 3 ist der Krümmungsradius des Schaltstiftteiles 27b' grösser als der des
Gegenkontaktes 32', wodurch durch das sich ausbildende Luftpolster eine optimale Pufferung
erzielt wird. Um eine noch bessere Kontaktierung zu ermöglichen, ist bei der in Figur
3
0 dargestellten Ausgestaltung der Krümmungsradius der Stirnfläche des Schaltstiftteiles
27b'' umgekehrt etwas geringer als der des gegenüberliegenden Teiles des Gegenkontaktes
32". Durch entsprechende Abstimmung der Krümmungsradien in dem durch diese Grenzfälle
gegebenen Bereich ist eine gute Pufferung bei gleichzeitiger guter Kontaktierung möglich.
[0035] Zwischen den Schaltstiftteilen 24a, 24b ist eine Verriegelungseinrichtung 60 vorgesehen,
die in der Einschaltstellung die zusammengeschobenen Schaltstiftteile miteinander
verriegelt.
[0036] Bei der in Figur 2 dargestellten Verriegelungseinrichtung 60 weist diese zumindest
einen radial vorgespannten Nocken 62 auf, der mit dem dem Gegenkontakt 32 zugekehrten
Schaltstückteil 24b fest verbunden ist und der mit zumindest einer am Schaltstückteil
24a vorgesehenen Raste 64 zusammenwirkt. Zur radialen Vorspannung des Nockens 62 weist
der Schaltstiftteil 24b im Verriegelungsbereich Längsschlitze 66 (nur in Fig. 2b und
2c dargestellt) auf, die eine elastische Verformung des Schaltstiftteiles 24b im Verriegelungsbereich
ermöglichen.
[0037] Bei einer anderen Verriegelungseinrichtung 60a (Fig. 2a) weist diese mehrere Hebel
52 auf, die mit dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil 24a verbunden sind
und die in der Verriegelungsposition in zumindest eine am Schaltstückteil 24b vorgesehene
Raste 55 eingreifen.
[0038] Bei der in Figur 2b dargestellten Verriegelungseinrichtung 60b ist wiederum ein radial
vorgespannter Nocken 62 am Schaltstückteil 24b vorgesehen, der mit der Raste 64 zusammenwirkt.
[0039] Bei der in Figur 2b dargestellten Verriegelungseinrichtung wirkt ein radial vorgespannter
Nocken 62 am Schaltstückteil 24b mit einer an einem Ende eines doppelarmigen Hebels
vorgesehenen Raste 64b zusammen.
[0040] Eine Entriegelungseinrichtung 80 ist dazu vorgesehen, um am Ende der Ausschaltbewegung
die Verriegelung wieder aufzuheben. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Entriegelungseinrichtung
80 weist einen konischen Anschlag 82 auf, der die im verriegelten Zustand hinter der
Raste 6.4 liegenden Nocken 62 in radialer Richtung nach innen bewegt und dadurch die
Verriegelung aufhebt.
[0041] Bei der in Figur 2a dargestellten Entriegelungseinrichtung 80a ist wiederum ein konischer
Anschlag 82a vorgesehen, der über eine entsprechende, am Hebel 52 ausgebildete Gegenfläche
den Verriegelungshebel 52 nach aussen verschwenkt, so dass dieser die Raste 55 freigibt.
[0042] Bei der in Figur 2b dargestellten Ausgestaltung der Entriegelungseinrichtung 80b
ist wiederum ein konischer Anschlag 82b vorgesehen, der mit einem einarmigen Hebel
65b zusammenwirkt, der konische Gegenfläche aufweist. Beim Zusammentreffen der konischen
Flächen wird der einarmige Hebel 65bnach innen gedrückt und verschiebt dadurch den
Nocken 62 in radialer Richtung nach innen, wodurch die Entriegelung aufgehoben wird.
[0043] Bei der in Figur 2c dargestellten Entriegelungseinrichtung 80c weist der doppelarmige
Hebel 65c eine konische Gegenfläche auf, die mit der konischen Fläche des Anschlages
82c zusammenwirkt, so dass der Hebel 65c beim Auftreffen auf die Fläche 82c im Gegenuhrzeigersinn
geschwenkt wird, so dass die Raste 64c den Nocken 62 freigibt und dadurch die Entriegelung
aufhebt.
[0044] Bei einer weiteren Ausgestaltung ist eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, wie
sie an und für sich aus der DE-PS 15 40 062 und der DE-PS 27 08 546 bekannt ist. Diese
Verriegelungseinrichtung arbeitet mit einem spreizbaren Verriegelungsring (Kolbenringverriegelung).
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist der Verriegelungsring konzentrisch um die Mittelachse
des Schaltstiftes 24 angeordnet. Ein Verriegelungsstift ist an dem dem Antriebshebel
zugeordneten Schaltstiftteil 24b parallel zur Achse des Schaltstiftes angeordnet und
greift in der Verriegelungsstellung in einen Spalt des Verriegelungsringes ein, um
diesen in der gespreizten Stellung zu halten. Eine Feder ist vorgesehen, um den Verriegelungsstift
in Richtung seiner Verriegelungsstellung zu drücken. Eine Entriegelungseinrichtung
weist einen Anschlag auf, der beim Auftreten des Verriegelungsstiftes diesen in Entriegelungsstellung
bringt, so dass ein Zusammendrücken des Verriegelungsringes und damit ein Entriegeln
ermöglicht wird.
[0045] Im folgenden ist die grundsätzliche Arbeitsweise des Hochspannungs-Leistungsschalters
beschrieben. In der Ausschaltstellung sind die Hauptschaltstrecke 10 und die Hilfsschaltstrecke
20 geöffnet. Zum Einschalten uipd über die Isolierstange 6 und das Hebelsystem 40
der Schaltstift 12 der Hauptschaltstrecke und der Schaltstift 24 der Hilfsschaltstrecke
betätigt. Unmittelbar nach der Kontaktberührung der Hilfsschaltstrecke 20 schlägt
deren Schaltstift 24 auf den den Schaltstift hubbegrenzenden Anschlag 26, wodurch
die beiden Schaltstiftteile 24a, 24b vom sich weiter bewegenden Antriebsteil zusammengeschoben
werden und wobei gleichzeitig die Feder 25 gespannt wird.
[0046] Wenn auch die Hauptschaltstrecke die Einschaltung vollzogen hat und das gesamte Antriebssystem
zur Ruhe gekommen ist, wird die Verriegelungseinrichtung 60 betätigt, wodurch die
beiden Schaltstiftteile 24a, 24b in der zusammengeschobenen Position miteinander verriegelt
werden. In diesem Zustand verharrt die Hilfsschaltstrecke 20, solange der Schalter
eingeschaltet bleibt.
[0047] Bei einer Ausschaltung des Schalters bewegt das Hebelsystem 40 den - in seiner wirksamen
Länge verkürzten - Schaltstift 24 der Hilfsschaltstrecke 20 gleichzeitig mit der Bewegung
der Kontakte 12 der Hauptschaltstrecke in die Ausschaltstellung. Hierbei tritt die
Kontakttrennung der Hilfsschaltstrecke 24 früher auf als in der Hauptschaltstrecke,
wodurch die Strombahn des Widerstandes zeitgerecht aufgetrennt wird.
[0048] Am Ende der Ausschaltbewegung werden die verriegelten Schaltstiftteile 24a, 24b mit
Hilfe der Entriegelungseinrichtung 80 entriegelt und die Feder 25 entspannt sich,
wodurch die Schaltstiftteile 24a, 24b wieder auseinanderbewegt werden. Danach ist
der Schalter für eine Einschaltung vorbereitet.
[0049] Die Kontaktflächen des aus Stahl bestehenden Schaltstiftes und Gegenkontaktes sind
zweckmässig kupfer-plattiert.
[0050] Die in den Figuren 4 bis 6 dargestellte Verriegelungseinrichtung weist zumindest
ein Verriegelungselement 92 auf, das mit dem Antriebshebel des Schalters (nicht dargestellt)
zugeordneten Teil 116 radial bewegbar verbunden ist. Die Verbindung erfolgt dabei
in einer weiter unten dargestellten Weise. Der dem Gegenkontakt 98 zugewandte Schaltstiftteil
96 weist ein Rastelement 100 auf, hinter das das Verriegelungselement 92 im verriegelten
Zustand greift. Das Verriegelungselement 92 besitzt eine erste Nase 112, die mit dem
Rastelement 100 des Schaltstiftteiles 96 in der entriegelten Stellung als Anschlag
zusammenwirkt, und eine zweite Nase 114, die mit dem Rastelement 100 in der verriegelten
Stellung als Mitnehmer zusammenwirkt. Zweckmässig sind mehrere Verriegelungselemente
92 vorgesehen, die Teile eines längsgeschlitzten Gebildes mit im wesentlichen rohrförmiger
Gestalt sind.
[0051] Das Verriegelungselement 92 ist mit einem rohrförmigen Teil 116 verbunden, das von
dem (nicht dargestellten) Antriebshebel des Schalters axial bewegt wird.
[0052] Das Rohr116 weist einen nach aussen gerichteten Ringwulst 120 auf, auf dem die Verriegelungselemente
92 mit einer entsprechend geformten Ausnehmung 122 radial bewegbar aber axial formschlüssig
angeordnet sind. Die Ausnehmung 122 ist dabei angrenzend an die Nase 114 des Verriegelungselementes
92 angeordnet und hat im wesentlichen U-förmige Gestalt. Anschliessend an die Ausnehmung
122 ist eine nach aussen weisende weitere Ausnehmung 126 vorgesehen. In dieser Ausnehmung
ist zur Erzeugung einer radialen Vorspannung eine Toroid-Feder 124 angeordnet. An
die Ausnehmung 126 schliesst sich eine zusätzliche Rampe 128 an, deren Bewegungsbahn
über einen festen Anschlag 130 läuft, von dem die Verriegelungselemente 92 radial
aus ihrer Verriegelungsstellung bewegt werden. Die Rampe 128 ist nach aussen geneigt,
so dass zwischen dem Rohr 116 und der Rampe 128 ein in Einschaltrichtung weisender
Keil gebildet wird, in die ein feststehender rohrförmiger Anschlag 130 beim Rücklauf
eindringt, um das Verriegelungselement aus seiner Verriegelungsstellung zu bewegen.
Die Verriegelungselemente 92 weisen an ihrem dem Gegenkontakt 98 zugewandten Ende
eine Nut 132 auf, in der ein sie zusammenhaltender Stahlring 134 angeordnet ist.
[0053] Neben der Bewegungsbahn des Verriegelungselementes 92 ist ein Steuerelement 136 angeordnet,
welches eine Steuerkurve 138 aufweist, die so gestaltet ist, dass nur im Bereich der
Positionen, bei denen eine radiale Bewegung des Verriegelungselementes 92 erwünscht
ist, eine solche Bewegung auch ermöglicht wird. Das Steuerelement 136 weist zu diesem
Zweck Rampen 138a, 138b, die bei der Bewegung der Verriegelungseinrichtung die Verriegelungselemente
92 in ihre Verriegelungsposition nach innen drücken. Für den Fall mehrerer Verriegelungselemente
92 hat das Steuerelement 136 zweckmässig die Form eines umlaufenden Ringes.
[0054] Der Schaltstiftteil kann gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung auf einem Rohr
94 teleskopartig gleitbar angeordnet sind. Dieses Rohr 94 bildet zweckmässig gleichzeitig
eine Hülse für eine in ihrem Innern angeordnete Feder 140, die in den zweckmässig
rohrförmig ausgebildeten Schaltstiftteil 96 hineinragt und die zur Bewegung dieses
Schältstiftteils 96 dient und zweckmässig auch zur Stromführung verwendet wird.
[0055] Nachfolgend ist die Arbeitsweise der Verriegelungseinrichtung beschrieben. Ausgehend
von der in Figur 4 dargestellten Vorlaufstellung, bei der der Schaltstiftteil 96 gerade
den Gegenkontakt 98 berührt, wird im Verlauf der weiteren Einschaltbewegung das Rohr
116 und somit die Verriegelungselemente 92 in Richtung auf den Gegenkontakt 98 bewegt.
Wenn infolgedessen der Schaltstiftteil 96 hinreichend weit eingetaucht ist, drückt
das Rastelement 110 gegen die Rampe 118 und damit das Verriegelungselement 92 entgegen
der Federkraft der Toroid-Feder 124 nach aussen und rastet dann hinter der 92 Nase
114 ein. Diese Verriegelungsstellung ist in Figur 5 dargestellt.
[0056] Bei der Ausschaltung werden das Rohr 116 mit den Verriegelungselementen 92 in umgekehrter
Richtung bewegt. Nach Zurücklegen eines bestimmten Weges läuft die Rampe 128 gegen
den Anschlag 130 auf und wird von diesem radial nach aussen gedrückt. Diese Stellung
ist in Figur 6 dargestellt. Dabei wird die Nase 114 des Verriegelungselementes 92
aus der Bewegungsbahn des Rastelementes 100 am Schaltstiftteil 96 bewegt. Infolgedessen
wird der Schaltstiftteil 96 von der Feder 140 in Richtung "EIN" gedrückt, bis das
Rastelement 100 gegen die Nase 112 des Verriegelungselementes 92 stösst. Diese Stellung
ist in Figur 6 in gestrichelten Linien dargestellt. Sie bildet die Ausgangsstellung
für einen neuen Einschaltvorgang.
1. Hochspannungs-Leistungsschalter
mit zumindest einer Hauptschaltstrecke;
mit zumindest einem Einschaltwiderstand, der parallel zu den Strompfaden der Hauptschaltstrecke
angeordnet ist;
mit zumindest einer Hilfsschaltstrecke, die zum Schalten des Einschaltwiderstandes
mit diesem in Reihe liegt;
mit einem gemeinsamen Antrieb für die Haupt- und Hilfsschaltstrecke, wobei ein Antriebsteil
der Hilfsschaltstrecke über ein Hebelsystem mit dem Antrieb der Hauptschaltstrecke
verbunden ist, derart, dass beim Einschalten die Hilfsschaltstrecke vor der Hauptschaltstrecke
schliesst, und dass die Hilfsschaltstrecke vor dem öffnen der Hauptschaltstrecke geöffnet
wird;
dadurch gekennzeichnet,
dass das Hebelsystem (40) das Antriebsteil (22) der Hilfsschaltstrecke starr mit dem
Antrieb der Hauptschaltstrecke verbindet; dass ein Schaltstift (24) der Hilfsschaltstrecke
zumindest zwei gegen die Kraft einer Feder (25) teleskopartig ineinander verschiebbare
Teile (24a, 24b) aufweist;
dass zwischen den Schaltstiftteilen (24a, 24b) eine Verriegelungseinrichtung (60)
vorgesehen ist, die in der Einschaltstellung die zusammengeschobenen Schaltstiftteile
(24a, 24b) miteinander verriegelt, und dass eine Entriegelungseinrichtung (80) vorgesehen
ist, die am Ende einer nachfolgenden Ausschaltbewegung die Verriegelung wieder aufhebt.
2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltstiftteile (24a, 24b) der Hilfsschaltstrecke zwei zylindrische Rohre
sind.
3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (60a) zumindest einen Hebel
(52) aufweist, der an dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil (24a) angebracht
und mit diesem über Drehzapfen verbunden ist und der in der Verriegelungsposition
in zumindest eine Raste (55) eingreift.
4. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Entriegelungseinrichtung (80a) zumindest einen konischen Anschlag bzw. eine
konische Auflauffläche aufweist, der (bzw. die) den Verriegelungshebel (52) in Entriegelungsstellung
schwenkt.
5. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungseinrichtung einen spreizbaren Verriegelungsring aufweist, der
konzentrisch um die Mittelachse des Schaltstiftes angeordnet ist; dass ein Verriegelungsstift
an dem dem Antriebshebel zugeordneten Schaltstiftteil (24a) parallel zur Achse des
Schaltstiftes (24) angeordnet ist, der in der Verriegelungsstellung in einem Spalt
des Verriegelungsringes eingreift, um diesen in der gespreizten Stellung zu halten;
dass eine Feder vorgesehen ist, die den Verriegelungsstift in Richtung seiner Verriegelungsstellung
drückt; und
dass die Entriegelungseinrichtung einen Anschlag aufweist, der beim Auftreffen des
Verriegelungsstiftes diesen in die Entriegelungsstellung bringt, so dass ein Zusammendrücken
des Verriegelungsringes und damit ein Entriegeln ermöglicht wird.
6. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungseinrichtung (60) zumindest einen radial vorgespannten Nocken
(62) aufweist, der mit dem dem Gegenkontakt (32) zugekehrten Schaltstückteil (24b)
fest verbunden ist und der mit zumindest einer Raste (64) zusammenwirkt.
7. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 6,
dadurch h gekennzeichnet,
dass zur radialen Vorspannung des Nockens (62) der Schaltstiftteil (24b) im Verriegelungsbereich
Längsschlitze (66) aufweist, die eine elastische Verformung ermöglichen.
8. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlag (26) für den Schaltstift (24) zur Absorbierung der Bewegungsenergie
des Schaltstiftes einen Puffer (28) aufweist.
9. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8,
dadurch h gekennzeichnet,
dass der Puffer aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere Polyurethan besteht.
10. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8,
dadurch h gekennzeichnet,
dass die Pufferung pneumatisch erfolgt.
11. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch h gekennzeichnet,
dass der Anschlag vom Gegenkontakt gebildet wird, der zur Pufferung als federnder
Druckkontakt ausgebildet ist.
12. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gegenkontaktstück (32) scheibenförmig ausgebildet ist und einen Führungszylinder
(33) aufweist, an dessen Aussenwand ein Gleitkontakt den Strom überträgt und beim
Einschalten eine Feder (35) verschiebt, wobei zwischen dem scheibenförmigen Teil und
der benachbarten feststehenden Fläche die Pufferung erfolgt.
13. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stirnfläche des Schaltstiftes (24) konvex und der gegenüberliegende Teil
des Gegenkontaktes (32) konkav ausgeführt ist.
14. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Radius der Stirnfläche des Schaltstiftes (24) etwas geringer ist als der
des gegenüberliegenden Teils des Gegenkontaktes (32).
15. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktflächen kupfer-plattiert sind.
16. Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungseinrichtung zumindest ein Verriegelungselement (92) aufweist,
das an einem dem Antriebshebel zugeordneten Teil (116) axial formschlüssig und radial
verschwenkbar angeordnet ist;
dass der dem Gegenkontakt (98) zugewandte Schaltstiftteil (96) ein Rastelement (100)
aufweist, hinter das das Verriegelungselement (92) im verriegelten Zustand greift;
und dass das Verriegelungselement (92) eine erste Nase (12) aufweist, die mit dem
Rastelement (100) in der entriegelten Stellung als die Bewegung des Schaltstiftteils
(96) begrenzender Anschlag zusammenwirkt und eine zweite Nase (114), die mit dem Rastelement
(100) in der verriegelten Stellung als Mitnehmer zusammenwirkt.
17. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der dem Gegenkontakt zugewandte Schaltstiftteil (96) teleskopartig auf einem
Rohr (94) angeordnet ist.
18. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
dadurch h gekennzeichnet,
dass mehrere Verriegelungselemente (92) vorgesehen sind, die Segmente eines längs
geschlitzten, im wesentlichen rohrförmigen Gebildes sind.
19. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Nasen (112, 114) des Verriegelungselementes (92) eine in der Bewegungsbahn
des Rastelementes (100) angeordnete Rampe (118) vorgesehen ist, so dass das Verriegelungselement
von dem Rastelement radial nach aussen bewegbar ist.
20. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch h gekennzeichnet,
dass das Teil (116) einen Ringwulst (120) aufweist, auf dem die Verriegelungselemente
(92) mit einer entsprechend geformten Ausnehmung (122) radial bewegbar aber axial
formschlüssig angeordnet sind.
21. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (122) angrenzend an die zweite Nase (114) angeordnet ist.
22. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 21,
dadurch h gekennzeichnet,
dass die Verriegelungselemente (92) in radialer Richtung federnd vorgespannt sind.
23. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Erzeugung der Vorspannung eine Toroid-Feder (124) vorgesehen ist, die in
Ausnehmungen (126) der Verriegelungselemente (92) angeordnet ist.
24. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungselemente (92) eine zusätzliche Rampe (128) aufweisen, deren
Bewegungsbahn über einen Anschlag (130) verläuft, von dem die Verriegelungselemente
radial aus ihrer Verriegelungsstellung bewegt werden.
25. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verriegelungselemente (92) an ihrem dem Gegenkontakt zugewandten Ende eine
Nut (132) aufweisen, in der ein sie zusammenhaltender Stahlring (134) angeordnet ist.
26. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass entlang der Bewegungsbahn der Verriegelungselemente (92) ein Steuerelement (136)
angeordnet ist, welches eine Steuerkurve (138) aufweist, die z.B. mittels Rampen (138a,
138b) so gestaltet ist, dass eine radiale Bewegung der Verriegelungselemente nur in
bestimmten gewünschten Stellungen möglich ist.
27. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Steuerelement (136) ringförmig ausgebildet ist.
28. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 24 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlag (130) das Teil (116) ringförmig umgibt.
29 Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaltstift aus Titan oder einer Aluminiumlegierung besteht.
30. Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 16 bis 29,
dadurch h gekennzeichnet,
dass das Teil (116) ein Rohr ist.