[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Trennschalter mit einem feststehenden, rohrförmigen
Kontaktstück und einem bewegbaren, rohrförmigen Schaltstift, der in einem feststehenden
Außenteil geführt ist und in seinem Innern einen relativ zum Schaltstift bewegbaren
Hilfsschaltstift enthält, der mit einem Hilfskontaktstück des feststehenden Kontaktstückes
verbindbar ist.
[0002] Ein bekannter Trennschalter dieser Art (Siemens Betriebsanleitung SW 8378 - 220 "Lasttrennschalter
3CB, 10 kV", Seiten 102/1 bis 102/3) ist als Lasttrennschalter ausgebildet und weist
einen Hilfsschaltstift auf, damit bei einer Ausschaltbewegung ein Lichtbogen nur zwischen
einem sogenannten Gleitschaltstück und einem Abbrennring des Schaltstiftes gebildet
wird, weil durch diesen Lichtbogen Gas aus dem Isolierstoff des feststehenden Außenteiles
abgespalten wird, das unter Entionisierung der Schaltstrecke mit kräftiger Strömung
aus dem Löschtopf entweicht. Eine Löschvorrichtung ist bei dem.bekannten Lasttrennschalter
zwischen dem feststehenden Kontaktstück und dem Schaltstift nicht vorgesehen, so daß
zwischen diesen beiden Kontaktelementen beim Ausschalten eine galvanische Verbindung
über den Hilfsschaltstift so lange aufrechterhalten werden muß, bis die Schaltstrecke
nach Löschung des Lichtbogens unterbrochen ist. Danach wird der Hilfsschaltstift aus
dem Hilfskontaktstück des feststehenden Kontaktstückes herausgerissen, so daß der
Trennschalter sichtbar aufgetrennt ist.
[0003] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Trennschalter vorzuschlagen, der auch
bei einer Ausführung für höhere Spannungen und den dabei notwendigen großen Trennstrecken
kurze Vorüberschlagszeiten aufweist, ohne eines besonders schnell arbeitenden Antriebs
zu bedürfen. Dabei wird unter Vorüberschlagszeit die Zeit verstanden, während der
ein Lichtbogen zwischen dem feststehenden Kontaktstück und dem bewegbaren Schaltstift
beim Einschalten oder Ausschalten auftritt.
[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Trennschalter der eingangs angegebenen Art
erfindungsgemäß am Schaltstift eine Tragachse befestigt, auf der mindestens eine Buchse
angeordnet ist; außen am Umfang der Buchse ist ein Ende eines scherenartigen Verbindungsgliedes
angebracht, dessen anderes Ende am Hilfsschaltstift befestigt ist, und außen am Umfang
der Buchse sind Elemente einer mechanischen Steuereinrichtung befestigt, die bei der
Bewegung des Schaltstiftes eine Drehung der Buchse hervorruft.
[0005] Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Trennschalters besteht darin, daß
sowohl bei der Einschalt- als auch bei der Ausschaltbewegung verhältnismäßig kurze
Vorüberschlagszeiten erzielbar sind, ohne daß dazu ein spezieller, verhältnismäßig
schneller Antrieb für den Schaltstift benötigt wird. Dabei ist der Verzicht auf einen
schnellen Antrieb durch eine vergleichsweise einfache Ausgestaltung des Trennschalters
erreicht, indem dieser mit einem Hilfsschaltstift versehen ist, der lediglich über
ein scherenartiges Verbindungsglied und eine Buchse auf einer Tragachse mit dem Schaltstift
in mechanischer Verbindung steht. Die Elemente einer mechanischen Steuereinrichtung
sorgen dabei dafür, daß durch eine Drehung der Buchse auf der Tragachse das scherenartige
Verbindungsglied nach einem verhältnismäßig kurzen Weg des Schaltstiftes geöffnet
wird, wodurch der Hilfsschaltstift erheblich früher als der Schaltstift in Kontakt
mit dem Hilfsschaltstück des feststehenden Kontaktstückes gelangt. Auch bei der Ausschaltbewegung
ist der erfindungsgemäße Trennschalter vorteilhaft, weil ein Schließen des scherenartigen
Verbindungsgliedes erst dann eintritt, wenn sich der Schaltstift verhältnismäßig weit
vom feststehenden Kontaktstück entfernt hat; in diesem Augenblick erfolgt auch erst
ein Auflösen der Kontaktgabe zwischen dem Hilfskontaktstück und dem Hilfsschaltstift.
[0006] Bei dem erfindungsgemäßen Trennschalter kann die Tragachse mit der mindestens einen
Buchse und auch das scherenartige Verbindungsglied außen am Schaltstift angeordnet
sein. Aus isolationstechnischen Gründen und zur Erzielung einer gedrängten Bauform
erscheint es jedoch vorteilhafter, wenn sich die Tragachse und auch das scherenartige
Verbindungsglied im Innern des Schaltstiftes befinden. In diesem Falle werden nämlich
keine aufwendigen Isolationsmaßnahmen und keine Öffnungen und Schlitze im Schaltstift
benötigt, um die mechanische Verbindung zwischen dem Schaltstift und dem in seinem
Innern geführten Hilfsschaltstift herzustellen.
[0007] Unabhängig davon, ob die Tragachse und das scherenartige Verbindungsglied innerhalb
oder außerhalb des.Schaltstiftes liegen, ist es zur Schaffung gut definierbarer Bewegungsverhältnisse
vorteilhaft, wenn das scherenartige Verbindungsglied in einer Ebene liegt, die senkrecht
zu einer von den Mittenachsen des Hilfsschaltstiftes und der Tragachse gebildeten
Ebene liegt.
[0008] Die mechanische Steuereinrichtung und die am Umfang der Buchse angebrachten Elemente
können unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sie nur der Aufgabe gerecht werden,
bei der Bewegung des Schaltstiftes eine Drehbewegung der Buchse zum öffnen des scherenartigen
Verbindungsgliedes zu bewirken. Zur Erzielung einer konstruktiv einfachen Ausführung
erscheint es vorteilhaft, wenn die Elemente der Steuereinrichtung zwei am Umfang der
Buchse versetzt zueinander angeordnete Anschlaghebel sind, die bei der Bewegung des
Schaltstiftes mit zwei Ansätzen des Außenteiles zusammenwirken. Dabei überlappen sich
die zwei Ansätze in der Nähe der Tragachse über eine vorgegebene Strecke vorteilhafterweise
und erstrecken sich von dieser Strecke aus in jeweils einer achsparallelen Richtung.
Dadurch wird erreicht, daß sich der Hilfsschaltstift zunächst mit derselben Geschwindigkeit
wie der Schaltstift bewegt, weil das scherenartige Verbindungsglied in seinem weitgehend
geschlossenen Zustand bleibt, und daß erst nach einem vorgegebenen Weg des Schaltstiftes
durch die Elemente der mechanischen Steuereinrichtung eine Drehbewegung der Buchse
und damit ein öffnen des scherenartigen Verbindungsgliedes eintritt, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit
des Hilfsschaltstiftes erheblich erhöht und nach verhältnismäßig kurzer Zeit eine
Kontaktgabe zwischen dem Hilfsschaltstift und dem Hilfskontaktstück bewirkt wird,
lange bevor der Schaltstift zu dem feststehenden Kontaktstück gelangt ist.
[0009] Das scherenartige Verbindungsglied kann bei dem erfindungsgemäßen Trennschalter ebenfalls
in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So wird es als vorteilhaft angesehen,
wenn das scherenartige Verbindungsglied ein Scherenelement enthält, das im Schaltstift
axial geführt ist. Die axiale Führung ist hierbei unbedingt erforderlich, weil sonst
ein Öffnen und Schließen des Scherenelementes bei der Drehbewegung der Buchse nicht
erreichbar ist.
[0010] Unter Verzicht-auf eine axiale Führung kann das scherenartige Verbindungsglied in
vorteilhafter Weise auch so ausgebildet sein, daß es aus .zwei Scherenelementen besteht;
auf der Tragachse ist dann eine weitere Buchse angeordnet, und das eine Scherenelement
ist außen am Umfang der einen Buchse und das andere Scherenelement außen am Umfang
der weiteren Buchse befestigt.
[0011] Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Trennschalters schematisch in seinen verschiedenen Bewegungszuständen dargestellt.
[0012] Wie die Darstellung 1 der Figur erkennen läßt, ist in einem feststehenden Außenteil
1 ein Schaltstift 2 längsbewegbar gelagert. Der Schaltstift 2 weist eine Tragachse
3 auf, deren Mittenachse 4 durch die Längsachse 5 des Schaltstiftes 2 verläuft. Auf
der Tragachse 3 ist drehbar eine Buchse 6 angeordnet. An dieser Buchse 6 ist ein Ende
7 eines scherenartigen Verbindungsgliedes 8 befestigt, dessen anderes Ende 9 mit einem
Hilfsschaltstift 10 verbunden ist, der längsbewegbar im Schaltstift 2 gelagert ist.
[0013] Außen am Umfang der Buchse 6 ist ein als Anschlaghebel ausgebildetes Element 11 sowie
ein als weiterer Anschlaghebel ausgebildetes weiteres Element 12 einer mechanischen
Steuervorrichtung angebracht. Die beiden Anschlaghebel 11 und 12 sind versetzt zueinander
am Umfang der Buchse 6 gehalten. Die mechanische Steuervorrichtung wird vervollständigt
durch einen Ansatz 13, der sich in Richtung des Pfeiles 14 bis zur Stelle 15 des Außenteiles
1 erstreckt; ein weiterer Ansatz 16 erstreckt sich in Richtung des Pfeiles 17 und
endet an der Stelle 18. Die Ansätze 13 und
16 überlappen einander also in dem Bereich zwischen den Punkten 18 und 15.
[0014] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das scherenartige Verbindungsglied
8 nicht nur ein Scherenelement 19, sondern noch ein weiteres Scherenelement 20. Dieses
weitere Scherenelement 20 ist mit seinem einen Ende 21 außen am Umfang einer weiteren
Buchse 22 befestigt. Mit seinem anderen Ende ist es ebenso wie das Scherenelement
19 mit dem Hilfsschaltstift 10 verbunden. Die beiden Scherenelemente 19 und 20 sind
in Lagerpunkten 23 miteinander verbunden'.
[0015] Dem Außenteil 1 mit. dem Schaltstift 2 und dem Hilfsschaltstift 10 liegt ein - in
der Figur nur schematisch dargegestelltes - feststehendes Kontaktstück 24 gegenüber,
in dem sich ein nicht dargestelltes Hilfskontaktstück zur Aufnahme des Hilfsschaltstiftes
10 befindet. Das feststehende Außenteil 1 und das feststehende Kontaktstück 24 sind
über eine Trennstrecke T voneinander im-Abstand angeordnet.
[0016] In der Darstellung 1 der Figur ist der Trennschalter in seiner Ausgangsstellung wiedergegeben,
in der der Trennschalter vollständig geöffnet ist. In diesem Zustand ist das scherenartige
Verbindungsglied 8 weitgehend geschlossen. Der eine Anschlaghebel 11 erstreckt sich
frei nach unten, während sich der weitere Anschlaghebel 12 auf dem Ansatz 13 im überlappenden
Bereich zwischen den Punkten 18 und 15 abstützt. Der Schaltstift 2 befindet sich in
diesem Zustand innerhalb des feststehenden Außenteiles 1; der Hilfsschaltstift 10
liegt nahezu vollständig im Innern des Schaltstiftes 2.
[0017] Wird der Schaltstift 2 durch Betätigung eines in der Figur nicht dargestellten Antriebes
in Richtung auf das feststehende Kontaktstück 24 bewegt, dann gelangt der eine Anschlaghebel
11 gegen den Ansatz 16 an der Stelle 18, während der weitere Anschlaghebel 12 die
Stelle 15 erreicht, wo der Ansatz 13 aufhört. Bis zu dieser in der Darstellung 2 gezeigten
Lage wird der Hilfsschaltstift 10 mit gleicher Geschwindigkeit wie der Schaltstift
2 bewegt; das scherenartige Verbindungsglied 8 bleibt im weitgehend geschlossenen
Zustand. Wird der Schaltstift 2 noch weiter vorwärts bewegt, und gelangt er in die
in der Darstellung 3 gezeigten Lage, dann wird die Buchse 6 auf der Tragachse 3 in
Richtung des Pfeiles 25 geschwenkt, da der eine Anschlaghebel 11 nunmehr auf den Ansatz
16 läuft. Der weitere Anschlaghebel 12 ist von dem Ansatz 13 heruntergeführt. Bei
der Drehbewegung der Buchse 6 wird das scherenartige Verbindungsglied 8 geöffnet,
weil das Ende 7 von außen nunmehr auf die Mittenachse des Schaltstiftes 2 bzw. des
Hilfsschaltstiftes 10 zu geführt wird. Nahm beispielsweise das Scherenelement 19 im
geschlossenen Zustand zur Mittenachse des Hilfsschaltstiftes 10 den Winkel cL ein
(vgl. Darstellung 2), so wird jetzt von dem Scherenelement und der Mittenachse der
Winkel β eingeschlossen. Das öffnen des scherenartigen Verbindungsgliedes 8 führt
dazu, daß der Hilfsschaltstift 10 nahezu schlagartig einen Weg s1 zurücklegt, der
sich durch folgende Gleichung beschreiben läßt:

[0018] In dieser Gleichung beschreibt s2 den Weg, den die Tragachse 3 bzw: der Schaltstift
2 während der Drehbewegung der Buchse 3 zurücklegt; in der Darstellung 3 ist dieser
Weg eingezeichnet. Mit r ist in obiger Gleichung die Länge des Abschnitts der Scherenelemente
19 bzw. 20 von dem jeweils gemeinsamen Lagerpunkt 23 nach außen hin bezeichnet. Mit
n ist die Anzahl dieser Abschnitte gekennzeichnet. Aus der obigen Gleichung ist zu
ersehen, daß der Hilfsschaltstift beim Übergang von der Stellung des Schaltstiftes
2 nach Darstellung 2 zu der nach Darstellung 3 einen erheblich größeren Weg als der
Schaltstift 2 zurücklegt, was zu einer schnellen Kontaktgabe zwischen dem Hilfskontaktstück
und dem Hilfsschaltstück 10 führt, wodurch die Vorüberschlagszeit beim Einschaltvorgang
erheblich verringert wird.
[0019] Die Darstellung 4 der Figur läßt erkennen, daß nach erfolgter Kontaktgabe zwischen
dem Hilfsschaltstift 10 und dem Hilfskontaktstück die Bewegung von Schaltstift 2 und
Hilfsschaltstift 10 mit derselben Geschwindigkeit unter Zurücklegung jeweils derselben
Wegstrecke erfolgt, wobei der Hilfsschaltstift 10 noch weiter in das Hilfskontaktstück
eindringt. Es gelangt auf diese Weise schließlich auch der Schaltstift 2 in Kontakt
mit dem feststehenden Kontaktstück 24, und der Trennschalter ist geschlossen.
[0020] In umgekehrter Reihenfolge erfolgt das öffnen des Trennschalters, indem zunächst
der Schaltstift 2 gemeinsam mit dem Hilfsschaltstift 10 aus dem feststehenden Kontaktstück
24 herausgelöst werden, wobei der Hilfsschaltstift 10 noch verhältnismäßig lange-im
Kontakt mit dem Hilfskontaktstück bleibt. Erst wenn im Verlaufe des Ausschaltvorganges
der Schaltstift 2 eine Stellung gemäß der Darstellung 3 erreicht hat, wird durch ein
Zurückdrehen der Buchse 3 das scherenartige Verbindungslied 8 nahezu schlagartig geschlossen
und dabei der Hilfsschaltstift 10 aus dem Hilfskontaktstück gerissen. In diesem Zustand
hat der Schaltstift 2 aber bereits einen so großen Abstand von dem feststehenden Kontaktstück
24, daß ein Überschlag nicht mehr eintreten kann. über einen Zustand, wie er in der
Darstellung 2 wiedergegeben ist, gelangt das Schaltstück 2 schließlich auch bei der
Ausschaltbewegung wieder in den.Ausgangszustand, wie ihn die Darstellung 1 der Figur
zeigt. «
1. Trennschalter mit einem feststehenden, rohrförmigen Kontaktstück und einem bewegbaren,
rohrförmigen Schaltstift, der in einem feststehenden Außenteil geführt ist und in
seinem Innern einen relativ zum Schaltstift bewegbaren Hilfsschaltstift enthält, der
mit einem Hilfskontaktstück des feststehenden Kontaktstückes verbindbar ist, dadurch
gekennzeichnet , daß,am Schaltstift (2) eine Tragachse (3) befestigt ist, auf der
mindestens eine Buchse (6) angeordnet ist, daß außen am Umfang der Buchse (6) ein
Ende (7) eines scherenartigen Verbindungsgliedes (8) angebracht ist, dessen anderes
Ende (9) am Hilfsschaltstift (10) befestigt ist, und daß außen am Umfang der Buchse
(6) Elemente einer mechanischen Steuereinrichtung befestigt sind, die bei der Bewegung
des Schaltstiftes (2) eine Drehung der Buchse (6) hervorruft.
2. Trennschalter nach Anspruch 1 , dadurch a gekennzeichnet, daß sich die Tragachse
(3) und das scherenartige Verbindungsglied (8) im Innern des Schaltstiftes (2) befindet.
3. Trennschalter-nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß das scherenartige
Verbindungsglied (8) in einer Ebene liegt, die senkrecht zu einer von den Mittenachsen
des Hilfsschaltstiftes (10) und der Tragachse (3) gebildeten Ebene liegt.
4. Trennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß die Elemente der Steuereinrichtung zwei am Umfang der Buchse (6) versetzt zueinander
angeordnete Anschlaghebel (11, 12) sind, die bei der Bewegung des Schaltstiftes (2)
mit zwei Ansätzen (13, 16) des Außenteiles (1) zusammenwirken.
5. Trennschalter nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß sich die zwei Ansätze
(13, 16) in der Nähe der Tragachse (3) über eine vorgegebene Strecke (15-18) überlappen
und sich von dieser Strecke (15-18) aus in jeweils einer achsparallelen Richtung erstrecken.
6. Trennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
daß das scherenartige Verbindungsglied ein Scherenelement enthält, das am Schaltstift
axial geführt ist.
7. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , daß auf
der Tragachse (3) eine weitere Buchse (22) angeordnet ist, daß das scherenartige Verbindungsglied
(8) .aus zwei Scherenelementen (19, 20) besteht und daß das eine Scherenelement (19)
außen am Umfang der einen Buchse (6) und das andere Scherenelement (20) außen am Umfang
der weiteren Buchse (22) befestigt ist.