Stufenschalter und Schirmring für einen Stufenschalter

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter für Stufentransformatoren, wobei beidseitig des Kontaktbereiches jeder Phase auf der Schaltwelle vorgesehene Schirmringe gemeinsam mit dem jeweiligen Kontaktträger oder einem Lagerbock für einen solchen Kontaktträger durch Spannmittel auf der Schaltersäule kraftschlüssig befestigt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter für Stufentransformatoren gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. Die Erfindung betrifft weiterhin einen für einen solchen Stufenschalter besonders geeigneten Schirmring.

[0002] Gattungsgemäße Stufenschalter für Stufentransformatoren sind aus der Druckschrift "Stufenschalter Typ V" der Anmelderin bekannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem von einem Isolierstoffzylinder gebildeten Ölgefäß und einem darin befindlichen Stufenschaltereinsatz. An der Innenwandung des Ölgefäßes sind in unterschiedlichen horizontalen Ebenen die feststehenden Kontakte angeordnet, deren Anschlusselemente jeweils durch die Wandung nach außen geführt sind und mit einer Anzapfung der Regelwicklung des zu beschaltenden Stufentransformators in Verbindung stehen. Der Stufenschaltereinsatz enthält das gesamte bewegliche Kontaktsystem. Er umfasst eine im Inneren des Ölgefäßes zentrisch gelagerte drehbare Schaltersäule, an der übereinander, jeweils in den gleichen horizontalen Ebenen wie die zugehörigen zu beschaltenden festen Kontakte, Kontaktträger befestigt bzw. angelenkt sind. Die Kontaktträger ihrerseits tragen die beweglichen Schaltkontakte bzw. -rollen und andere Schaltmittel bzw. -elemente des Stufenschalters. Beidseitig der jeweiligen Kontaktträger sind um die Schaltersäule herum konzentrisch verlaufende Schirmringe vorgesehen, die in der Regel einen annähernd kreisförmigen oder ovalen, in Richtung auf das zugehörige Kontaktsystem hin offenen, Querschnitt aufweisen. An diese Schirmringe sind Befestigungwinkel oder -laschen angeformt, mittels derer die Schirmringe am Umfang der Schaltersäule verschraubt werden.

[0003] Eine ganz ähnliche Anordnung ist aus der DE 44 14 951 C1 bekannt. Hierbei wird jeder Kontaktträger durch einen zweiteiligen Klemmring, der die Schaltersäule umfasst, an dieser befestigt. Der Klemmring seinerseits weist an seinem äußeren Umfang Flansche auf, an denen jeweils ein Schirmring befestigt werden kann. Auch hierzu sind Befestigungswinkel o. ä. an dem jeweiligen Schirmring zum Verschrauben mit den Flanschen erforderlich.

[0004] Diese Befestigungswinkel verkomplizieren die Herstellung der Schirmringe; nach deren Rollen müssen die Befestigungswinkel separat, z. B. mittels Punktschweißen, angebracht werden. Dies muss zudem mit hoher Genauigkeit geschehen, um ein Korrespondieren mit den entsprechenden Gewindebohrungen für die Befestigung sicherzustellen. Davon abgesehen ergibt sich ein hoher Montageaufwand durch die zahlreichen Befestigungsschrauben. Weiterhin können die hochfrequenten Schwingungen des Transformators, an dem der Stufenschalter befestigt ist, im Betrieb zur Ermüdung und letztendlich zum Brechen der Befestigungswinkel führen.

[0005] Aus dem DE-GM 94 07 087 ist es auch bereits bekannt, am Umfang der Schaltersäule jeweils in einer horizontalen Ebene mehrere offene Federklammern vorzusehen, an denen die einzelnen Schirmringe dadurch befestigt werden, dass sie in die Federklammern eingedrückt werden und in diesen einrasten. Auch diese Befestigungsmöglichkeit ist jedoch aufwendig; die einzelnen Federklammern ihrerseits müssen wiederum durch separate Befestigungsschrauben fixiert werden.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufenschalter vorzusehen, an dem auf einfache Weise und ohne zusätzliche Befestigungsmittel Schirmringe befestigt sind.

[0007] Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen dafür geeigneten, möglichst einfach aufgebauten Schirmring, der sich leicht herstellen und montieren lässt, anzugeben.

[0008] Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst.

[0009] Der erfindungsgemäße Stufenschalter besitzt den großen Vorteil, dass an seiner Schaltersäule die Schirmringe jedes Kontaktsystems jeweils direkt an den beiden Klemmringen bzw. Befestigungsschellen, die die Schaltersäule umfassen und auf bekannte Weise den Kontaktträger kraft- und formschlüssig auf dieser befestigen, mit eingeklemmt werden. Damit entfallen einerseits separate Befestigungsmittel für die Schirmringe, andererseits gestaltet sich die Montage selbst einfacher. Gemeinsam mit dem Befestigen des jeweiligen Kontaktträgers auf der Schaltersäule durch Verspannen der jeweiligen Klemmringe bzw. Befestigungsschellen erfolgt ein Verklemmen der Schirmringe.

[0010] Die erfindungsgemäßen Schirmringe, die für ein solches Verklemmen geeignet sind, weisen dazu einen besonders ausgebildeten konzentrischen Klemmschaft mit einem Klemmbereich auf. Diese Schirmringe sind vorteilhafter Weise einstückig ausgebildet und müssen nicht mit zusätzlichen Winkeln o. a. Befestigungsmitteln versehen werden; sie sind in einem einzigen Arbeitsgang herstellbar und bedürfen insofern keiner großen Nach- bzw. Weiterbearbeitung oder Vormontage zusätzlicher Teile.

[0011] Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Es zeigen:

[0012] 

Figur 1

eine seitliche Schnittdarstellung eines Bereiches einer Schaltersäule eines erfindungsgemäßen Stufenschalters komplett mit montierten Schirmringen zu beiden Seiten eines Kontaktträgers

Figur 2

einen erfindungsgemäßen Schirmring in perspektivischer Darstellung allein

Figur 3

eine schematische Schnittdarstellung des in Figur 1 dargestellten Stufenschalters in der Ebene A-A, jedoch ohne Schirmringe.

[0013] Zunächst soll Figur 1 näher erläutert werden. Im Inneren des nicht dargestellten, von einem Isolierstoffzylinder gebildeten, Gehäuses des Stufenschalters erstreckt sich längs und zentrisch durch diesen eine bekannte Schaltersäule 1, vorzugsweise aus GFK oder anderem Isolierstoff, die alle beweglichen Schaltelemente trägt. Die Schaltersäule 1 ist auf bekannte Weise drehbar; dazu dienen üblicherweise Malteserantriebe, die hier nicht dargestellt sind. Ebenso nicht dargestellt ist die Lagerung der nur auszugsweise gezeigten Schaltersäule 1. Die Schaltersäule 1 trägt in jeder Ebene der zu beschaltenden - nicht dargestellten - festen Stufenkontakte, hier ist nur eine solche Ebene 2 gezeigt, einen Lagerbock 3. Der Lagerbock 3 weist jeweils einen oberen zweiteiligen Klemmring 4 und einen unteren, ebenfalls zweiteiligen Klemmring 5 zur Befestigung auf. Beide Teile 41, 42 des oberen Klemmrings 4 als auch beide Teile 51, 52 der unteren Klemmringes 5 umfassen die Schaltersäule 1 und sind jeweils durch außerhalb der Schaltersäule 1 angeordnete Spannschrauben 6, 7 kraftschlüssig auf der Schaltersäule 1 verspannbar. Jeweils ein Teil 41, 51 jedes Klemmringes 4, 5 ist dabei als integraler Bestandteil des Lagerbockes 3 ausgebildet; der jeweils andere Teil 42, 52 jedes Klemmringes 4, 5 ist als korrespondierende Befestigungsschelle ausgebildet. Der Lagerbock 3 seinerseits weist eine Lagerstelle 31 auf, an der der eigentliche - hier nicht dargestellte-Kontaktträger, der die mechanischen und elektrischen Schaltelemente aufnimmt, beweglich angelenkt ist. Eine solche bewegliche Anlenkung ist in der DE 198 21 775 C1 detailliert beschrieben.

[0014] Neben dieser in Figur 1 dargestellten Variante ist es ebenso gut auch möglich, den Kontaktträger selbst, unter Verzicht auf eine bewegliche Anlenkung, d. h. mögliche Relativbewegung, starr an der Schaltersäule 1 mittels der beschriebenen jeweiligen oberen und unteren Klemmringe 4, 5 zu befestigen, so wie dies in der DE 44 14 951 C1 beschrieben ist.

[0015] Für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist allein die mittelbare oder unmittelbare Befestigung des Kontaktträgers jeweils durch kraft- und formschlüssiges Verspannen eines oberen Klemmringes 4, der aus zwei Teilen 41, 42 besteht, und eines unteren Klemmringes 5, der seinerseits ebenfalls aus zwei Teilen 51, 52 besteht, wobei, wie erläutert, jeweils die korrespondierenden Teile 41, 42 bzw. 51, 52 die Schaltersäule 1 umfassen.

[0016] In der Figur 1 sind weiterhin noch zwei Fixierbolzen 8, 9 dargestellt, die jeweils mit einer ihrer Seiten in eine Bohrung 10, 11 in der Schaltersäule 1 und mit ihrer jeweils anderen Seite in eine weitere Bohrung 12, 13 im Lagerbock 3 eingreifen. Dadurch wird einerseits eine Montagehilfe gegeben, d. h. es ist eine eindeutige Lagezuordnung der auf der Schaltersäule 1 zu befestigenden Teile vorgegeben. Zusätzlich wird dadurch eine formschlüssige Verbindung, d. h. eine Verdrehsicherung, gewährleistet.

[0017] Weiterhin weisen beide Teile 41, 42 des oberen Klemmringes 4 als auch beide Teile 51, 52 des unteren Klemmringes 5 jeweils an ihrer der Schaltersäule 1 zugewandten zylindrischen Innenfläche eine umlaufende Klemmnut 411, 421; 511, 521 auf.

[0018] Weiter ist in Figur 1 zu erkennen, dass ein oberer Schirmring 14, mit seiner offenen Seite dem Kontaktsystem zugewandt, im Bereich des oberen Klemmringes 4 in dessen umlaufender Klemmnut 411, 421 befestigt ist und ein weiterer, identischer Schirmring 14 in umgedrehter Einbaulage, ebenfalls mit der offenen Seite dem Kontaktsystem zugewandt, im Bereich des unteren Klemmringes 5 in dessen Klemmnut 511, 521 befestigt ist. Damit sind die Schirmringe 14 auf einfache Weise an der Schaltersäule 1 befestigt, ohne dass es hierfür zusätzlicher Befestigungsmittel bedarf.

[0019] In Figur 2 ist ein solcher Schirmring 14 allein dargestellt. Er besteht aus dünnem Material, vorzugsweise aus dünnem Stahlblech, aus dem er in einem kombinierten Arbeitsgang durch Drücken und Rollen gefertigt werden kann. Er weist einen Abschirmteller 141 auf, dessen freie Seite oben offen ist; dieser Bereich realisiert die eigentliche elektrische Abschirmwirkung. An diesem Abschirmteller 141 ist ein umlaufenden, gerollter Rand 142 angeformt, der nach einer Seite offen ist. Der Schirmring 14 weist weiterhin einen angeformten, tulpenförmigen Befestigungsschaft 143 auf, der seinerseits einen Führungsbereich 144 und an seinem freien Ende einen Klemmbereich 145 besitzt. Der Schirmring 14 insgesamt ist ein vollständig rotationssymmetrisches Bauteil, dessen angeformter Befestigungsschaft 143 derart dimensioniert ist, dass der gesamte Schirmring 14 über die Schaltersäule 1 geschoben werden kann. Der Innendurchmesser des Führungsbereiches 144 ist dabei nur geringfügig größer als der Außendurchmesser der entsprechenden Schaltersäule 1. Der Klemmbereich 145 des Schirmringes 14 besitzt an dessen freiem Ende einen etwas größeren Durchmesser als der Führungsbereich 144, so dass er mit der jeweiligen Klemmnut 411, 421; 511, 521 des jeweiligen Klemmringes 4, 5 korrespondiert und in diesen formschlüssig in axialer Richtung eingreift. Durch nachfolgendes Anziehen der Spannschrauben 6, 7 werden die Klemmringe 4, 5 auf der Schaltersäule 1 verspannt, und gleichzeitig ist eine axiale Fixierung des jeweiligen Schirmringes 14 gewährleistet.

[0020] Um zu der durch dieses Verspannen erzielten kraftschlüssigen Verbindung eine zusätzliche formschlüssige Verbindung in axialer Richtung zwischen Schirmring 14 und jeweiligem Klemmring 4, 5 zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, die Kontur der Klemmnuten 411, 421; 511, 521 zackenförmig auszubilden, beispielsweise durch Fräsen. Diese Zacken 412, 422, die in der nachfolgend erläuterten Figur 3 dargestellt sind, verformen den jeweils angeklemmten Schirmring 14 in dessen Klemmbereich 145 beim Verspannen dermaßen, dass zusätzlich eine gute formschlüssige Verbindung gegeben ist.

[0021] In Figur 3 ist noch einmal ein Schnitt von oben durch den in Figur 1 bereits dargestellten Stufenschalter in der Schnittebene A-A gezeigt, jedoch ohne montierte Schirmringe. Es sind hierbei die beiden Teile 41, 42 des oberen Klemmringes 4 sowie der Lagerbock 3 zu erkennen. Weiterhin sind die Klemmnuten 411, 421 gezeigt, die hier - wie bereits als besonders vorteilhaft erläutert - nach innen gerichtete Zacken 412, 422 aufweisen, mittels der bei Montage eines Schirmringes 14 dessen eingelegter Klemmbereich 145 beim Anziehen der Spannschrauben 6 verformbar ist. Die beiden Teile 51, 52 des hier nicht dargestellten unteren Klemmringes 5 weisen ganz analog ebenfalls Klemmnuten mit Zacken auf.

[0022] Die Vorteile des beschriebenen erfindungsgemäßen Schirmringes 14 sind vielfältig. Zunächst einmal handelt es sich um ein völlig rotationssymmetrisches Bauteil mit nahezu idealen elektrischen Abschirmeigenschaften. Ein solcher Schirmring 14 ist leicht herstellbar, leicht montier- und demontierbar und nicht zuletzt durch die einstückige Bauweise in sich stabil und resistent gegen Belastungen aller Art, insbesondere auch gegen vom Transformator herrührende Vibrationen.

Ansprüche

1. Stufenschalter für Stufentransformatoren mit folgenden Merkmalen:

― einem das Gehäuse bildenden Isolierstoffzylinder, an dessen Innenseite feste, beschaltbare Stufenkontakte angeordnet sind,

― einer im Inneren angeordneten, durch Antriebsmittel drehbaren Schaltersäule (1),

― wobei an der Schaltersäule (1) mindestens in einer horizontalen Ebene (2) mindestens ein Lagerbock (3) für einen daran anlenkbaren Kontaktträger oder mindestens ein solcher Kontaktträger direkt jeweils mittels eines oberen zweiteiligen (41, 42) Klemmringes (4) und eines unteren zweiteiligen (51, 52) Klemmringes (5) kraftschlüssig befestigt ist, derart, dass die jeweils beiden Teile (41, 42; 51, 52) jedes Klemmringes (4, 5) jeweils durch mindestens eine Spannschraube (6, 7) miteinander verspannbar sind,

― wobei sowohl oberer zweiteiliger (41, 42) Klemmring (4) als auch unterer zweiteiliger (51, 52) Klemmring (5) jeweils an ihrer der Schaltersäule (1) zugewandten Innenfläche eine umlaufende Klemmnut (411, 421, 511, 521) aufweisen,

― wobei beidseitig jedes Lagerbockes (3) oder jedes Kontaktträgers jeweils ein Schirmring (14) angeordnet ist, derart, dass die offene Seite der beiden beidseitig jedes Lagerbockes (3) oder Kontaktträgers angeordneten Schirmringe (14) einander zugewandt sind,

― und wobei jeder Schirmring (14) einen Befestigungsschaft (143) besitzt, der wiederum an seinem freien Ende einen zylindrischen Klemmbereich (145) aufweist, dessen Durchmesser mit der jeweiligen Klemmnut (411, 421, 511, 521) korrespondiert und der in dieser zwischen dem jeweiligen oberen oder unteren Klemmring (4, 5) und der Schaltersäule (1) eingeklemmt ist.

2. Stufenschalter nach Patentanspruch 1,
wobei die Kontur der jeweiligen Klemmnut (411, 421, 511, 521) mit Zacken (412, 422) versehen ist, derart, dass beim Einklemmen des jeweiligen Schirmringes (14) dessen Klemmbereich (145) verformbar ist.

3. Schirmring (14) zur Befestigung an einer Schaltersäule (1) eines Stufenschalters gemäß Patentanspruch 1 mit folgenden Merkmalen:

― bestehend aus dünnem Blech und einstückig als im Wesentlichen rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet,

― wobei ein Abschirmteller (141) mit einem umlaufenden, gerollten, nach einer Seite offenen Rand (142) vorgesehen ist,

― wobei an dem Abschirmteller (141) ein in Richtung der offenen Seite des Randes (142) sich erstreckender tulpenförmiger Befestigungsschaft angeformt ist,

― und wobei der Befestigungsschaft (143) seinerseits an seinem freien Ende einen Klemmbereich (145) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der des übrigen Befestigungsschaftes (143) und der mit der jeweiligen Klemmnut (411, 421, 511, 521) korrespondiert, derart, dass er in dieser und damit an der Schaltersäule (1) einklemmbar ist.

Zeichnung