Schaltgerät mit über eine flexible Welle angetriebenem Schaltglied

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltgerät mit einem bewegbaren Schaltglied zum Öffnen und Schliessen eines elektrischen Kontaktes, wobei das Schaltglied über eine flexible Welle antreibbar ist, sowie eine Schaltanlage mit einem solchen Schaltgerät.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK

[0002] Eine typische elektrische Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage umfasst meistens mindestens einen Leistungsschalter zum Öffnen einer elektrischen Verbindung zwischen zwei Schalterpolen einer elektrischen Phase im Betrieb der Schaltanlage, sowie mindestens ein Schaltgerät pro elektrische Phase. Unter dem Begriff Schaltgerät werden nachfolgend Erdschalter, Trennschalter oder kombinierte Trenn-Erdungsschalter verstanden, bei welchen ein Öffnen einer elektrischen Verbindung durch ein Bewegen eines Schaltglieds von einer ersten Position in eine andere, zweite Position zwischen zwei Schalterpolen einer elektrischen Phase des Schaltgeräts normalerweise nicht im Nominalbetrieb der Schaltanlage durchgeführt wird.

[0003] Bei vielen solchen Schaltgeräten ist eine zum Bewegen des beweglichen Schaltglieds erforderliche Antriebseinrichtung am Schaltergehäuse angeordnet oder gar darin integriert. In der Folge sind bei einer typischen Schaltanlage die Schaltgeräte erstens örtlich mitunter weit voneinander entfernt angeordnet und zweitens im dreidimensionalen Raum relativ zueinander womöglich noch anders ausgerichtet. Nebst diversen Anforderungen wie die Erfüllung der einschlägigen Vorschriften, beispielsweise der IEC-Vorschrift 62271-102:2003, gibt es Kundenforderungen zu erfüllen, welche beispielsweise fordern, dass einem Bediener die Schaltstellung des Schaltgerätes mittels einer Schaltstellungsanzeige jederzeit optisch anzeigt wird. Dies ist etwa bei gasisolierten Schaltanlagen oft der Fall und führt insbesondere bei grossräumigen Schaltanlagen zu einem aufwändigen Kontrollprozedere, wenn mehrere Schaltstellungen von einem Bediener visuell kontrolliert werden müssen. Es sind Anlagen bekannt, bei welchen dieses Problem über eine elektronische Schaltstellungsanzeige gelöst wird, womit eine einer vorbestimmten Schaltgliedstellung entsprechende Antriebswellenposition elektronisch an eine bedienernahe Anzeige übermittelt wird. Diese zweite Lösung erfüllt leider den Kundenwunsch nach einer lückenlosen mechanischen Kette zwischen Schaltglied und Schaltstellungsanzeige nicht. Überdies erhält der Bediener im Fehlerfall, etwa bei Ausfall des Sekundärstromsystems, keine Informationen mehr über den Schaltzustand, das heisst die Schaltstellung der beweglichen Schaltglieder der Schalter relativ zu den Schaltpolen. Dies wird vom Betreiber einer Schaltanlage typischerweise nicht toleriert, da die Anzeige der Schaltstellung von elektrischen Geräten ein sicherheitsrelevantes Kriterium darstellt.

[0004] Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Situation liegt darin, dass das Schaltglied von einem vom tatsächlichen Schalter entfernten Ort über eine flexible Welle bewegt wird.

[0005] Aus der US5466902-A ist eine Schaltvorrichtung bekannt, bei welcher ein bewegliches Schaltglied eines Schaltgerätes über eine flexible Welle mit einem Schalthebel fest verbunden ist, so dass sich das Schaltglied von einem örtlich vom Schaltgerät entfernten Bedienbereich aus per Schalthebel bedienen lässt. Der Schalthebel ist mit einem drehbaren Eingangsabschnitt der flexiblen Welle und das Schaltglied mit abtriebsseitig mit dem einen drehbaren Ausgangsabschnitt fest verbunden, so dass das bewegliche Schaltglied von einer ersten Position in eine zweite Position überführbar ist.

[0006] Ein Vorteil einer flexiblen Welle liegt darin, dass sie eine konstruktiv einfache Überwindung von Mass- und Lagetoleranzen zwischen Eingangsabschnitt und Ausgangsabschnitt erlaubt, sowie Dank der unterschiedliche Orientierbarkeit beziehungswiese Ausrichtbarkeit von Eingangsabschnitt und Ausgangsabschnitt zu einer grossen Designfreiheit beiträgt.

[0007] Ein Nachteil der flexiblen Welle zeigt sich allerdings beispielsweise beim Verlassen der ersten Position des Schaltgliedes, dann wenn ein grösserer Krafteinsatz am Schalthebel erforderlich ist, als wenn das Schaltglied lediglich zwischen der ersten und dem zweiten Position bewegt wird. Dieser höhere Krafteinsatz resultiert aus einer Haftwirkung von Kontaktelementen, welche bevorzugt am beweglichen Teil des Nominalkontaktüberganges angeordnet sind. Mit zunehmendem Krafteinsatz wird ein Drehwinkelversatz, erzeugbar durch einen ersten Drehwinkel der flexiblen Welle am Ausgangsabschnitt und einem zweiten Drehwinkel am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt grösser. Wenn nun Drehmoment in den Schalthebel eingeleitet wird, kann es je nach Torsionsfestigkeit der flexiblen Welle vorkommen, dass beim Verlassen der ersten Position des Schaltglieds der Schalthebel bereits in einer Stellung ist, welche einer Schaltstellung des Schaltgliedes zwischen der ersten und der zweiten Position entspricht, während sich das Schaltglied elektrisch gesehen immer noch in der ersten Position befindet. Da der Betreiber eines Schaltgerätes schon aus Sicherheitsgründen stets wissen muss, ob sich ein Schaltglied noch in einer gewissen elektrischen Position befindet, oder nicht, wäre ein derartiger Zustand ungünstig, wenn nicht gar unhaltbar.

[0008] Je nach Ausführungsform des Schaltgerätes liegt das erforderliche Antriebsdrehmoment für die beweglichen Schaltglieder solcher Schaltgeräte beispielsweise bei etwa 10 Nm. Je nach Ausführungsform der flexiblen Welle kann ein Drehwinkelversatz zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt beim Einleiten eines Drehmoments von wenigen Newtonmetern am Eingangsabschnitt rasch einmal grösser als 30° (Grad) sein, beispielsweise 60° oder noch mehr bei einer Länge der flexiblen Welle von zirka 2 Metern. Mit zunehmender Länge der flexiblen Welle nimmt der Drehwinkelversatz zu. Damit einher geht die Unsicherheit, ob sich das Schaltglied nun schon im gewünschten Schaltzustand befindet, oder ob es sich noch in der einer Schaltposition beim vorangegangenen Schaltzustand befindet. Diese Ungewissheit ist technisch und sicherheitsmässig nicht tragbar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0009] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgerät vorzulegen, welches einem Bediener zuverlässiger anzeigt, ob sich das über eine flexible Welle angetriebene Schaltglied beispielsweise beim Verlassen der ersten Position elektrisch noch im ersten Schaltzustand befindet, oder ob es die erste Position bereits verlassen hat und damit ein anderer Schaltzustand herrscht.

[0010] Unter dem Begriff Schaltgerät werden im Folgenden nicht Leistungsschalter wie etwa gasisolierte Leistungsschalter, Generatorschalter und dergleichen verstanden, sondern Schalter, welche eine verhältnismässig geringe Antriebsleistung erfordern.

[0011] In einer Basisausführung des Schaltgeräts weist dieses ein von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbares Schaltglied auf. Das Schaltgerät umfasst zudem eine Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung sowie eine flexible Welle zur Übertragung der Drehbewegung zum Schaltglied. Die flexible Welle weist eine erste Länge auf und ist drehbeweglich gelagert. Antriebsseitig weist die flexible Welle einen drehbaren Eingangsabschnitt und abtriebsseitig einen drehbaren Ausgangsabschnitt auf, wobei der Eingangsabschnitt mit der die Antriebskraft erzeugenden Antriebseinheit verbunden ist. Während dem Bewegen der flexiblen Welle wenn sich das Schaltglied zwischen der ersten Position und der zur ersten Position unterschiedlichen zweiten Position befindet, ist ein erster Drehwinkel am Ausgangsabschnitt erzeugbar, welcher erste Drehwinkel kleiner als ein zweiter Drehwinkel am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt ist. Der Unterschied dieser zwei Drehwinkel begründet einen ersten Drehwinkelversatz. Beim Bewegen der flexiblen Welle, dann wenn das Schaltglied die erste Position erreicht, ist ein dritter Drehwinkel am Ausgangsabschnitt erzeugbar. Dieser dritte Drehwinkel ist kleiner als der zweite Drehwinkel am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt, so dass ein zweiter Drehwinkelversatz erzeugbar ist, welcher grösser als der erste Drehwinkelversatz ist. Der Eingangsabschnitt ist über ein mechanisches erstes Zwischengetriebe mit einem (vorzugsweise ebenfalls mechanischen) Schaltstellungsdetektionselement verbunden ist. Das erste Zwischengetriebe weist ein Steuermittel mit einem der ersten Position des Schaltglieds entsprechenden, beziehungsweise zugeordneten ersten Bereich auf. Dieser erste Bereich ist derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement gekoppelt, dass der erste Drehwinkelversatz und der zweite Drehwinkelversatz zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements führen. Dabei entspricht eine identische Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements einem Schaltzustand, beispielsweise "Trenner geschlossen" oder "Trenner ganz offen".

[0012] Eine identische Anzeige ist sowohl beim rein mechanischen Ablesen, als auch bei einem elektrischen Ablesen oder Auslesen des Schaltzustandes wichtig, denn die Information über den Schaltzustand eines Schaltgerätes dient oft als Input für eine Schaltlogik, welche beispielsweise verhindert, dass ein weiteres Schaltgerät einen bestimmten Schaltvorgang überhaupt durchführen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Kenntnis über den Schaltzustand eines Schaltgerätes nicht nur wichtig für einen störungsfreien Betrieb einer Schaltanlage, sondern auch, wenn beispielsweise zu Inspektions- oder Wartungszwecken bestimmte Schaltanlagenteile sicher und absolut zuverlässig stromfrei geschaltet werden können. Unter dem Begriff "erste Position" oder "zweite Position" wird nachfolgend eine mechanische Lage beziehungsweise ein geometrischer Ort verstanden, in welche das bewegliche Schaltglied verbringbar ist.

[0013] Unter dem Begriff "Schaltstellung" wird nachfolgend lediglich die elektrische Schaltstellung, sprich der elektrische Schaltzustand, verstanden. In einer Basisausführung des Schaltgeräts als Trenner weist diese zwei definierte Schaltzustände auf, nämlich "Trenner geschlossen" oder "Trenner ganz offen", wobei die Lage des Schaltglieds relativ zu den Schaltpolen folgendermassen sein kann:

• Ganz offen (in Endlage)
• Ganz geschlossen (in weiterer Endlage)
• Irgendwo zwischen diesen zwei Endlagen

[0014] Ein derartiges Schaltgerät kann beispielsweise als Trenner (disconnector) oder Erdschalter (earthing switch) eingesetzt werden.

[0015] Wenn das Schaltgerät nicht eine Basisausführung ist, sondern mehrere elektrische Schaltstellungen umfasst, wie beispielsweise bei einem kombinierten Trenn-/Erdschalter, so sind folgende Schaltzustände möglich:

• Ganz offen (in erster Endlage)
• In vordefinierter Mittelstellung
• Ganz geschlossen (in zweiter Endlage)
• Irgendwo zwischen der ersten Endlage und der Mittelstellung
• Irgendwo zwischen der zweiten Endlage und der Mittelstellung

[0016] All diesen Ausführungsformen von Schaltgeräten ist gemein, dass das Schaltglied innerhalb gewisser Grenzen bewegbar ist, ohne dass sich die elektrische Schaltstellung, sprich der elektrische Schaltzustand, und entsprechend die Anzeige ändert. Anders ausgedrückt, befindet sich ein Schaltgerät elektrisch in der Geschlossen-Stellung, sobald das bewegliche Schaltglied auf einen Gegenkontakt, beispielsweise einen Festkontakt auftrifft. Die tatsächliche Position des Schaltglieds entspricht dabei jedoch noch Endposition des Schaltglieds in dieser Schaltstellung, denn diese wird erst nach einem Weiterbewegen des Schaltglieds in derselben Richtung zu einem späteren Zeitpunkt erreicht. Im dazwischen liegenden Zeitraum presst ein beispielsweise als linear bewegbarer Stiftkontakt ausgebildetes Schaltglied die Kontaktelemente zwischen dem Stiftkontakt und dem Gegenkontakt zusammen. Dieses Zusammendrücken erfordert zwar beim Einfahren einen Kraftaufwand zum Überwinden einer von den Kontaktelementen (beispielsweise Lamellenkontakte) erzeugten Gegenkraft, ändert jedoch nichts am elektrischen Schaltzustand.

[0017] Zusammengefasst hat das bewegliche Schaltglied in demselben elektrischen Schaltzustand tatsächlich mehrere mögliche mechanische Positionen, beispielsweise zwischen der ersten elektrischen Kontaktierung und der Erreichung der ersten vorgesehenen Endposition.

[0018] Dasselbe gilt entsprechend beim Herausziehen des Stiftkontakts aus dem rohrförmigen Gegenkontakt, wobei die Kontaktelemente eine "Haftwirkung" auf den Stiftkontakt ausüben.

[0019] Dank dem ersten Zwischengetriebe ist es möglich, den Effekt des Drehwinkelversatzes, sowie Abweichungen von unterschiedlichen Drehwinkelversätzen, wie sie beispielsweise als Folge von flexiblen Wellen desselben Typs aber unterschiedlicher Länge auftreten, sowie produktionsbedingter Toleranzen der Hilfskontakte aufzunehmen, so dass er nicht zu abweichenden elektrischen Schaltanzeigpositionsdarstellungen und damit einer inkorrekten Anzeige des tatsächlichen elektrischen Schaltzustandes führt.

[0020] Das mechanische erste Zwischengetriebe erfüllt das Erfordernis, dass die Antriebseinheit und das Schaltgerät keinerlei elektronischen Bauteile beinhaltet, wie sie bei Regelungen sonst üblicherweise eingesetzt sind. Stattdessen ist das erste Zwischengetriebe im Allgemeinen und dessen Steuermittel im Besonderen so konfiguriert, das die mechanisch "weiche", sprich durch die als Torsionsfeder wirkende flexible Welle weitestgehend ein Abbild des tatsächlichen Schaltzustandes auf der abtriebsseitigen Seite der flexiblen Welle beim Schaltglied nachformt, ohne dass dabei irgendeine Nachregelung zum Ausgleichen des Drehmomentversatzes der flexiblen Welle erforderlich ist.

[0021] Des Weiteren erfüllt das mechanische erste Zwischengetriebe die Anforderungen gemäss der IEC 62271-102:2003, indem stets eine mechanische Verbindung zwischen Schaltglied und dem Schaltstellungsdetektionselements vorhanden ist. Je nach Bedarf kann das Schaltstellungsdetektionselements ein- oder mehrteilig sein und zur Ansteuerung eines oder mehrerer Hilfskontakte dienen. In diesem Fall ist eine lückenlose elektromechanische, kinematische Kette zwischen Schaltglied und Hilfskontakt erzielbar. In diesem Fall ist die Anzeige bei Bedarf über Hilfskontakte elektrisch auslesbar beziehungswiese ermittelbar, wenn das Schaltstellungsdetektionselement seinerseits direkt oder über ein weiteres Hilfsgetriebe einen oder mehrere Hilfskontakte ansteuert.

[0022] Je nach Ausführungsform des Schaltgerätes ist das bewegliche Schaltglied beispielsweise ein drehbares Kontaktstück oder ein Schubkontaktstück, auch Schaltstift genannt.

[0023] In einer weiterentwickelten Ausführungsform ist das Schaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass sein Steuermittel überdies einen der zweiten Position des Schaltglieds entsprechenden zweiten Bereich aufweist. Dieser zweite Bereich ist dabei derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement gekoppelt, dass der erste Drehwinkelversatz und der zweite Drehwinkelversatz zwar zu einer weiteren Anzeige einer anderen Schaltstellung führt, aber in jener zweiten Schaltstellung dennoch zu einer jeweils identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements für den zweiten Schaltzustand führt.

[0024] Analog gilt dies entsprechend auch für Schaltgeräte, welche mehr als zwei Schaltzustände haben, etwa kombinierte Trenner/Erdschalter mit drei definierten Schaltzuständen.

[0025] Je grösser der erste und/oder der zweite Bereich des Steuermittels sind, desto grösser können die Toleranzen des Schaltstellungsdetektionselements und/oder allfälliger damit verbundener Elemente, wie etwa Hilfsschalter oder Hilfskontakte, sein.

[0026] Besonders dann, wenn das Schaltgerät Bestandteil einer grösseren und dadurch dimensionsmässig unübersichtlichen Schaltanlage ist, oder wenn das Schaltgerät von einer örtlich weit vom Schaltgerät entfernt angeordneten Steuereinheit aus bedienbar sein soll, empfiehlt sich eine Ausführungsform einer Antriebseinheit, welche einen Elektromotor umfasst. Dieser Elektromotor überträgt die zum Schalten des Schaltgliedes erforderliche Torsion auf den Eingangsabschnitt der flexiblen Welle, beispielsweise über ein Nebengetriebe. Falls erforderlich, etwa aufgrund von Sicherheitsbestimmungen in einem Notbetrieb, ist die Antriebseinheit zusätzlich beziehungsweise alternativ auch von Hand bedienbar. Dazu kann der Eingangsabschnitt der flexiblen Welle selber, oder eine Achse eines mechanisch mit ihr verbundenes Nebengetriebe eine Steckkupplung zur Aufnahme einer Handkurbel aufweisen.

[0027] Wie vorher schon erwähnt, kann es erforderlich sein, dass die Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements am Hilfskontakt in Form eines elektrischen Signal abgreifbar ist, etwa um es einer Schaltlogik oder Schaltanlagensteuerung zuzuführen. Dazu ist das Schaltstellungsdetektionselement beispielsweise mit mindestens einem Hilfskontakt derart verbunden ist, dass eine der ersten Position des Schaltgliedes entsprechende Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements, also dem Schaltzustand, am Hilfskontakt als elektrisches Signal abgreifbar ist.

[0028] Dasselbe gilt entsprechend, wenn ein zweiter Schaltkontakt oder mehrere Schaltzustände elektrisch ablesbar sein sollen, etwa bei einem kombinierten Trenner-/Erder.

[0029] Je nach Anforderungen kann der mindestens eine Hilfskontakt ein um eine Achse drehbares Kontaktelement aufweisen. In einer Basisausführung einer elektromechanischen Erfassung des Schaltzustandes ist diese Achse durch das Schaltstellungsdetektionselement selber gebildet. Bei Bedarf ist ein weiteres (lineares) Zwischengetriebe zwischen Schaltstellungsdetektionselement der das Kontaktelement tragenden Achse möglich.

[0030] Besonders dann, wenn die Hilfskontakte beispielsweise aufgrund deren Konstruktion eine nicht-lineare, also unstetige, ruckartige Ansteuerung erfordern, empfiehlt sich ein Schaltgerät bei welchem das erste Zwischengetriebe ein nicht-lineares Getriebe ist, mit welchem das Schaltstellungsdetektionselement nicht-linear zum zweiten Drehwinkel des Eingangsabschnitts ansteuerbar ist. Ein nicht-lineares Schalten der Hilfskontakte kann erforderlich sein, weil es zu einer genügend hohen Schaltgeschwindigkeit an den elektrischen Kontakten der Hilfskontakte führt, so dass selbst bei Unterspannungen (langsamstmögliche Ansteuerung der Hilfskontakte) und bei Überspannung (schnellstmögliche Ansteuerung der Hilfskontakte) eine zuverlässige Schaltung der Hilfskontakte sichergestellt ist. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines nicht-linearen Getriebes liegt darin, dass das ruckartige Schalten der Hilfskontakte beim Erreichen einer Sollposition verhindert, dass die Kontaktzungen der Hilfskontakte am Gegenkontakt haften bleiben "festkleben", beispielsweise durch eine Schweisswirkung. Je nach Ausführungsform der Hilfskontakte, weisen diese einen drehbares Kontaktelement und einen stationären Kontaktbereich auf. Der Kontaktbereich wird in Umfangsrichtung vom drehbaren Kontaktelement überstrichen. Die Länge des Kontaktbereichs wird bei der Montage des Hilfskontaktes konfektioniert und kann daher mitunter grösseren Abweichungen vom Idealmass und/oder der Idealform unterworfen sein. Durch eine entsprechende Gestaltung des Bereichs des Steuermittels sind die Auswirkungen solcher Toleranzen jedoch weitestgehend kompensierbar.

[0031] Als Beispiel einer sehr zuverlässigen, wartungsarmen Ansteuerung des Stellmittels mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und allfällige weiteren Bereichen mit dem Schaltstellungsdetektionselement sei an dieser Stelle eine Kulissensteuerung genannt. In einer Basisausführung der Kulissensteuerung ist dabei ein Schaltzapfen in einer Langlochnut geführt, oder die Langlochnut führt einen Schaltzapfen. Anders ausgedrückt umfasst das Steuermittel eine Kulissensteuerung. Je nach Ausführungsform des Steuermittels kann dieses selber wieder eine Kulissensteuerung sein, beispielsweise, um eine Linearbewegung wieder in eine Drehbewegung umzuwandeln. Im Normalfall sind Kulissensteuerungen aufgrund ihrer Einfachheit preiswert und ökonomisch herstellbar. Falls erforderlich kann anstelle der Kulisse oder in Kombination dazu auch ein Hebelmechanismus eingesetzt werden. Des Weiteren ist das Steuermittel oder wenigsten ein Bereich davon auch drehbar gelagert sein. Überdies kann die Kulissensteuerung auch mehrteilig sein, beispielsweise aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Auch bei einer solchen Ausführungsform sind bei einem Schaltgerät, dessen Schaltglied zwei definierte Schaltzustände kennt, vor allem die Grösse und Form der Endlagen der Kulissensteuerung entscheidend.

[0032] Um den Antriebsmechanismus mit der Antriebseinheit des Schaltgerätes zum Antrieben von flexiblen Wellen unterschiedlicher Länge nutzen zu können, ohne dass Einstellarbeiten erforderlich werden, kann das Steuermittel derart ausgelegt sein, dass selbst bei einer Verwendung einer flexiblen Welle mit einer zur ersten Länge unterschiedlichen zweiten Länge und damit einem grössenmässig anderen ersten Drehwinkelversatz und einem grössenmässig anderen zweiten Drehwinkelversatz wiederum zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements und damit des vordefinierbaren Schaltzustandes führen. Als Vertreter einer Vielzahl von Möglichkeiten einer solchen Toleranz gegen geänderte Drehwinkelversätze wird an dieser Stelle eine Kulissensteuerung genannt, deren Langlochnut in einem einem Schaltzustand entsprechenden Abschnitt so lang und/oder eine derartige Form hat, dass ein gewisser Drehwinkelversatzbereich damit abdeckbar ist, ohne dass sich die Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements ändert. Vereinfacht ausgedrückt bildet der den Drehwinkelversatzbereich bildenden Kulissenabschnitt in diesem Fall steuertechnisch einen Überlauf.

[0033] Falls das erste Zwischengetriebe eine von der Antriebseinheit erzeugbaren Drehbewegung am Eingangsabschnitt in eine Linearbewegung umwandeln soll, kann das erste Zwischengetriebe mindestens eine Spindel-Mitnehmermutter-Kombination aufweisen.

[0034] Bei Bedarf ist beim Erreichen der ersten Position oder der zweiten Position des Schaltglieds über die Mitnehmermutter der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination mindestens ein (elektrischer) Endschalter betätigbar, vorzugsweise ein Endschalter, mit welchem das Erreichen einer vordefinierbaren Lage oder Position elektrisch auslesbar beziehungsweise erfassbar und weiterleitbar ist. Je nach Ausführungsform kann der Endschalter durch einen weiteren Hilfskontakt gebildet sein.

[0035] Es ist auch denkbar, dass der Endschalter an einer in Abhängigkeit von einem Drehwinkelversatzcharakteristik, insbesondere einer Gesamtlänge, der flexiblen Welle ausgewählten Montageposition relativ zur Mitnehmermutter der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination angeordnet ist. Diese Montageposition kann beispielsweise anhand einer Tabelle von entsprechenden getesteter, unterschiedlicher Längen der flexiblen Wellen desselben Typs oder sogar unterschiedlicher Typen, etwa von anderen Herstellern, entnommen werden.

[0036] Eine typische flexible Welle ist zur Übertragung von einer Drehbewegung in einer Drehrichtung ausgelegt. Wird sie dennoch in Gegenrichtung betrieben, so ist das Torsionsfederverhalten und somit der Drehwinkelversatz oft derart anders, dass sie sich nicht für einen Einsatz in einem Schaltgerät eignen. Nicht so im Fall des erfindungsgemässen Schaltgerätes, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die flexible Welle mindestens zwei Litzenlagen mit einer unterschiedlicher Wickelrichtung aufweist, welche Litzenlagen derart beschaffen sind, dass bei identischem zweiten Drehwinkel der erste Drehwinkelversatz oder der zweite Drehwinkelversatz bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Uhrzeigersinn weniger als 20 % vom ersten Drehwinkelversatz beziehungsweise dem zweiten Drehwinkelversatz bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Gegenuhrzeigersinn abweicht. Dies ist beispielsweise durch ein entsprechend gewähltes Rechts/Links-Verhältnis der Litzen, einer unterschiedlichen Materialwahl, einer unterschiedlichen Anzahl Litzen pro Litzenlage, unterschiedlich grossen Litzendurchmessern pro Litzenlage oder eine Kombination dieser Möglichkeiten erreichbar. Des Weiteren ist es je nachdem vorteilhaft, wenn die flexible Welle von einer gepanzerten Umhüllung geschützt ist und dennoch einen geringen Mindestbiegeradius ermöglicht. Letzterer beeinflusst die Verlegbarkeit der flexiblen Welle beträchtlich.

[0037] Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Antriebseinheit nicht dauerhaft fest mit dem Schaltglied verbunden ist, sondern lösbar mit dem Schaltglied gekuppelt. Ein Vorteil der Kuppelbarkeit tritt etwa dann zutage, wenn der Antriebsmechanismus auf der einen Seite der flexiblen Welle erst am Ort der Inbetriebsetzung des Schaltgerätes auf das ihm zugeordnete Schaltglied trifft. In einem solchen Fall kennzeichnet sich das Schaltgerät dadurch, dass der Eingangsabschnitt und/oder der Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle eine lösbare weitere Kupplung aufweisen. Zahnwellenkupplungen eignen sich dazu besonders, denn sie erlauben ein recht präzises Zusammenfügen und Kuppeln der flexiblen Welle mit dem Schaltglied und der Antriebseinheit, besonders wenn sich diese in vorbestimmten Grundeinstellungen befinden. Je kleiner der Winkel von Zahn zu Zahn ist, desto präziser ist die flexible Welle relativ zum antriebsseitigen Ende des Eingangsabschnitts positionierbar und desto präziser ist eine Kupplung mit dem sich in einer vordefinierbaren Ausgangsstellung des Schaltglieds am abtriebsseitigen Ende des Ausgangsabschnitts durchführbar. In der Folge ist die flexible Welle auch als ein Einstellelement einsetzbar.

[0038] Wie dem auch sei, es sind alternativ auch andere Kupplungstypen wie beispielsweise eine Polygonwellenkupplung eine Wellenkeilverbindung oder gar ein Flansch einsetzbar. Wichtig ist, dass das von der Antriebseinheit auf den Eingangsabschnitt der flexiblen Welle eingeleitete Drehmoment in Umfangsrichtung relativ zu einer neutralen Achse der flexiblen Welle möglichst spielfrei übertragbar ist.

[0039] Flexible Wellen haben die Eigenschaft, deren Drehwinkelversatz mit zunehmender Drehmomentbelastung steigt. Diese Eigenschaft ist insbesondere bei der Verwendung von Elektromotoren als Antriebseinheit nachteilig. Zudem haben Elektromotoren den Nachteil, dass im Vergleich zur am Schaltglied erforderlichen Drehzahl eine zu grosse Nenndrehzahl aufweisen, um die Nennleistung erbringen zu können. Daher ist es besonders bei der Verwendung eines Elektromotors als Antriebseinheit zum Bewegen des Schaltglieds ein Schaltgerät vorzusehen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass am Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle ein mechanisches zweites Zwischengetriebe angeordnet ist. Dabei ist das zweite Zwischengetriebe eine Untersetzung und weist eine Eingangsanschluss und eine Ausgangsanschluss aufweist, wobei mit dem zweiten Zwischengetriebe eine Drehzahl des Ausgangsanschlusses gegenüber einer Drehzahl des Eingangsanschlusses reduzierbar ist. Dieses zweite Zwischengetriebe erlaubt es, dass die Drehzahl der flexiblen Welle möglichst hoch gehalten werden kann, wodurch die Welle nur verhältnismässig wenig Drehmoment übertragen muss - was einen kleineren Drehwinkelversatz hervorruft, als wenn bei derselben Leistungsübertragung aber einer geringen Drehzahl ein vergleichsweise höheres Drehmoment übertragen werden soll. Das zweite Zwischengetriebe transformiert daraus wieder eine kleine Drehzahl bei grossem Drehmoment, so wie dies am Schaltglied in der Regel erforderlich ist. In der Folge lässt sich auf diese Weise ein sehr kompakter Antriebsstrang realisieren. Bei Bedarf ist das zweite Zwischengetriebe ein Winkelgetriebe.

[0040] Wenn eine optische Schaltstellungsanzeige IEC-Vorschriftskonform direkt mechanisch mit dem Schaltglied verbunden sein soll, ist das Schaltgerät beispielsweise dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine optische Schaltstellungsanzeige aufweist, welche verdrehsicher mit dem ersten Zwischengetriebe verbunden ist.

[0041] Im Hinblick auf die Errichtung und den Betrieb von Schaltanlagen sind vorteilhafte Lösungen mit gasisolierte Schaltgeräten erzielbar, bei welchen das Schaltglied durch ein Isoliergas von einem metallgekapselten Gehäuse des eigentlichen Schalters elektrisch isoliert angeordnet ist. Dies ist besonders vorteilhaft für gasisolierte Schaltanlagen, deren Schaltglieder räumlich oft mehrere Meter an mitunter schwer zugänglichen Orten in einem Schaltfeld angeordnet sind. Die räumliche Trennung des Schaltglieds und der Antriebseinheit erlaubt beispielsweise zudem eine Anordnung der Antriebseinheit im Steuerschrank der Schaltanlage, während der eigentliche Schalter irgendwo in der Schaltanlage selber angeordnet ist. In der Folge ist es mit der vorliegenden Erfindung auch möglich, die lückenlose mechanische Kette, auch kinematische Kette genannt, optisch für auf einfachste Art abzubilden, beispielsweise indem ein Schauglas des hinter einer Abdeckung des Steuerschrankes angeordneter Antriebs die Abdeckung lokal durchbricht und so einem Bediener den direkten visuellen Zugang zur Schaltstellungsanzeige ermöglicht.

[0042] Ein weiterer Vorteil der flexiblen Welle liegt darin, dass sie selbst bei versetzten und/oder um die Achsen des orthogonalen Ausrichtungssystems rotierten Ausrichtungen des Schaltgerätes -sprich im dreidimensionalen Raum -einen verhältnismässig einfach realisierbaren, zuverlässigen mechanischen Anschluss an das bewegliche Schaltglied ermöglicht. Eine zuverlässige und für den Bediener leicht zugängliche Einsicht der Schaltstellungsanzeige an einer ergonomisch bevorzugten Lage ist mit dem erfindungsgemässen Schaltgerät selbst dann realisierbar, wenn der das Schaltglied enthaltende Schalter selber vom Bediener abgewandt in einer nur schwer zugänglichen Position in der Schaltanlage eingebaut ist. Eine weitestgehend freie Anordnung des Schaltgerätes im dreidimensionalen Raum einer Schaltanlage trägt erheblich zur flexiblen Einsetzbarkeit von mit biegsamen Wellen angeordneten Schaltgeräten bei.

[0043] Ferner verleiht die biegsame Welle der Einsetzbarkeit des Schaltgerätes und dessen Antriebes einen sehr grossen Freiheitsgrad. So sind zum Beispiel Form und/oder Lage und/oder Massabweichungen zwischen Antriebseinheit und Schaltglied/Schalter durch die flexible, biegsame Welle unkompliziert ausgleichbar. Anders ausgedrückt, ermöglicht die flexible Welle beispielsweise zwischen dem Steuerschrank und einer Schaltanlage mit einem solchen Schaltgerät eine weitestgehend freie Verlegungsweise.

[0044] Hinsichtlich der Schaltanlage wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sie mindestens ein erfindungsgemässes Schaltgerät aufweist. Die im Zusammenhang mit dem Schaltgerät genannten Vorteile gelten dementsprechend auch für solche Schaltanlage.

[0045] Obwohl die oben genannte Erfindung nachfolgend hauptsächlich am Beispiel einer gasisolierten Schaltanlage (GIS), insbesondere einer Hochspannungsschaltanlage beziehungsweise einem Schaltgerät davon erklärt werden, ist die Erfindung prinzipiell auch für Schaltgeräte im Zusammenhang mit einem Dead Tank Breaker (DTB), einem Live Tank Breaker (LTB) und luftisolierten Schaltanlagen (AIS) entsprechend einsetzbar ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0046] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung rein schematisch dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1

eine Seitenansicht einer gasisolierten Schaltanlage mit einem Schalter im Teilschnitt, sowie eine Darstellung eines ersten Drehwinkels und eines zweiten Drehwinkels bei einer Schaltstellung des Schaltgliedes zwischen den Endpositionen;

Fig. 2

der schematische Aufbau einer Ausführungsform des Schaltgerätes;

Fig. 3

ein Steuermittel für zwei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen;

Fig. 4

eine Darstellung eines ersten Drehwinkels und eines zweiten Drehwinkels zum jeweils selben Zeitpunkt bei demselben Schaltzustand aber unterschiedlichen örtlichen Positionen des beweglichen Schaltglieds relativ zu einem ortsfesten Gegenkontakt;

Fig. 5

eine Darstellung der Drehwinkelversätze und der tatsächlichen mechanischen Position des Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3;

Fig. 6

ein Darstellung der sich je nach der tatsächlichen mechanischen Position des Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3 ändernden Schaltzustands;

Fig. 7

ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung in den antriebsseitigen Eingangsabschnitt der flexiblen Welle von einer ersten Schaltstellung (Schalter komplett offen) in eine zweite Schaltstellung (Schalter komplett geschlossen) wiedergibt;

Fig. 8

ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung in den schaltgliedseitigen Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle zu den in Figur 6 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt;

Fig. 9

ein Drehzahl-Zeit-Diagramm, welches eine Drehzahl des antriebsseitigen Eingangsabschnitts der flexiblen Welle zu den in Figur 6 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt; und

Fig. 10

ein Steuermittel für drei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0047] Aus der Figur 1 wird ersichtlich, dass es dank einer flexiblen Welle 1 und eines ihr zugeordneten Antriebs 2 möglich ist, ein Schaltglied 3 eines Schaltgeräts 4 in einem örtlich vom tatsächlichen Antrieb 2 des Schaltglieds 3 entfernten Ort anzuordnen und dennoch einen sicheren Betrieb einer Schaltanlage 5 gewährleisten zu können. Die Figur 5 zeigt eine Seitenansicht einer gasisolierten Schaltanlage mit in Teilschnitt stilisiert dargestelltem Schaltgerät 4, wobei nur eine elektrische Phase illustriert ist.

[0048] Die flexible Welle 1 umfasst einen drehbeweglich gelagerten Teil, sowie einen im Betrieb der flexiblen Welle statischen Teil, welcher durch eine gepanzerte Umhüllung gebildet ist.

[0049] Der Antrieb 2 ist in einem Antriebsschrank 6 angeordnet. Der Antriebsschrank 6 grenzt unmittelbar an einen Bediengang 7 an, so dass ein Bediener 8 der Schaltanlage einen optimalen Zugang und eine optimale optische Einsicht auf den Antrieb 2 hat. Das Schaltgerät weist ein von einer ersten vordefinierbaren Position in eine zweite vordefinierbare Position bewegbares Schaltglied auf. In diesem Fall ist das Schaltgerät 4 ein Trenner (disconnector), mit welchem ein erster Nominalleiter 9 einer elektrischen Phase (R, S oder T) mit einem zweiten Nominalleiter 10 korrespondierender elektrischer Phase elektrisch zueinander verbindbar oder trennbar sind. Die schaltgliedseitigen Enden dieser Nominalleiter bilden die Schaltpole. Pro elektrische Phase wird typischerweise mindestens ein Trenner oder Schaltgerät dieser Art eingesetzt.

[0050] Wie aus Figur 2 hervorgeht, weist das Schaltgerät 4 selber einen Antrieb 2 mit einer Antriebseinheit 13 zur Erzeugung einer Drehbewegung der flexiblen Welle 1 und zwecks Übertragung der Drehbewegung zum Schaltglied 3 auf. Die Antriebseinheit 13 umfasst einen Elektromotor, welcher über ein erstes Nebengetriebe 14 mit einem drehbaren Eingangsabschnitt 16 der flexiblen Welle 1 verbunden ist. Der Eingangsabschnitt 16 umfasst seinerseits eine Spindel 17. Diese Spindel 17 ist mit einer Mitnehmermutter 18 beweglich verbunden, so dass eine Umdrehung der Spindel eine Linearbewegung mit einer Länge entsprechend der Steigung der Gewindespindel 17 verursacht. Die Mitnehmermutter 18 weist einen Schaltnocken 19 zum Zusammenwirken mit Endschaltern 20 auf. Die Mitnehmermutter 18 weist zudem einen Schaltzapfen 22 auf, welcher in eine Langlochnut eines Steuermittels 23 in Form einer in Querrichtung zum Schaltzapfen 22 beweglich gelagerten Kulisse 23 eingreift. Diese Kulisse 23 ist steuert ihrerseits ein Schaltstellungsdetektionselement 24 mechanisch an, so dass die Antriebseinheit 13 und das Schaltglied 3 letztlich über eine kinematische Kette aus ausschliesslich mechanischen Bauteilen zusammengesetzt und mit dem Schaltstellungsdetektionselement 24 verbunden ist. Die Kulisse 23 ist in Fig.2 zugunsten der Verständlichkeit in einer gegenüber dem Schaltzapfen 22 um 90° gedrehten Position gezeigt.

[0051] Abtriebsseitig, also auf der Seite des Schaltglieds 3, weist die flexible Welle 1 einen drehbaren Ausgangsabschnitt 25 auf. Beim Bewegen der flexible Welle 1 bei einer mechanischen Position des Schaltgliedes zwischen einer ersten Position 34 und der unterschiedlichen zweiten Position 33 ist an der flexiblen Welle zum Zeitpunkt t2, t3 (bis kurz vor t4) ein erster Drehwinkel 28 am Ausgangsabschnitt erzeugbar, welcher kleiner als ein zweiter Drehwinkel 29 am Eingangsabschnitt 16 zum selben Zeitpunkt (t2, t3) ist, so dass ein erster Drehwinkelversatz 30 resultiert (siehe dazu die Figuren 3 bis 5 in Zusammenschau mit Figur 2).

[0052] Weiter ist beim Bewegen der flexible Welle 1 beim Erreichen der ersten Position 34 zum Zeitpunkt t5 ein dritter Drehwinkel 31 am Ausgangsabschnitt 25 erzeugbar, welcher kleiner als der zweite Drehwinkel 29 am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt ist, so dass ein zweiter Drehwinkelversatz 32 resultiert, welcher grösser als der erster Drehwinkelversatz 30 ist (siehe dazu die Figuren 3 bis 6 in Zusammenschau mit Figur 2).

[0053] Der Eingangsabschnitt 16 der flexiblen Welle 1 ist über ein mechanisches erstes Zwischengetriebe 37 mit dem Schaltstellungsdetektionselement 24 verbunden, wobei das erste Zwischengetriebe 37 in der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform die Gewindespindel 17, die Mitnehmermutter 18, den Schaltnocken 19, die Endschalter 20, den Schaltzapfen 22, sowie die das Steuermittel bildende Kulisse 23 umfasst. Das Steuermittel 23 weist weiter einen der ersten Position des Schaltglieds 3 entsprechenden ersten Bereich 38 auf, welcher derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement 24 gekoppelt ist, dass der erste Drehwinkelversatz 30 und der zweite Drehwinkelversatz 32 zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements 24 führen und damit denselben elektrischen Schaltzustand anzeigen. Auf die technische Auswirkung einer solchen Anzeige im Zusammenhang mit dem entsprechenden Schaltzustand wird im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 6 näher eingegangen werden. Bevor auf die restlichen Merkmale des schematischen Aufbaus dieser Ausführungsform des Schaltgerätes näher eingegangen wird, wird zuerst auf die Funktionsweise des erfindungsgemässen Schaltgerätes eingegangen.

[0054] Die Figur 3 zeigt ein Steuermittel 23 für zwei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen (Schaltzustände). Um die Auswirkung des ersten Zwischengetriebes besser erläutern zu können, wurde der Schaltzapfen zum Zeitpunkt t4 liniert und in den Zeitpunkten t3 und t5 lediglich stilisiert dargestellt. Wie oben erwähnt, verschiebt der Schaltzapfen 22 die Kulisse 23 je nach Schaltzustand seitlich in Richtung des Doppelpfeils 43. Der Schaltzapfen 22 und die Kulisse 23 bilden zusammen eine Kulissensteuerung. Um aus dieser Linearbewegung des Steuermittels 23 eine Drehbewegung für ein um eine stationäre Rotationsachse 44 drehbares Schaltstellungsdetektionselement zu schaffen, ist das Steuermittel 23 über eine weitere Kulissensteuerung 45 mit dem Schaltstellungsdetektionselement 24 verbunden. Von der weiteren Kulissensteuerung 45 ist in der Figur 3 der Übersichtlichkeit wegen nur eine bogenförmige Langlochbahn und ein Ansteuerzapfen dargestellt.

[0055] Da beim als Trenner ausgeführten Schaltgerät zwei elektrische Schaltzustände zu erfassen sind, weist die Kulisse 23 nebst dem dem ersten Schaltzustand zugeordneten ersten Bereich 38 einen dem zweiten Schaltzustand zugeordneten zweiten Bereich 39 auf. Ein dazwischenliegender Verbindungsbereich 40 verbindet den ersten und den zweiten Bereich 38, 39 und repräsentiert eine elektrische Zwischenstellung zwischen den Schaltpolen, in welcher Zwischenstellung das Schaltglied 3 mechanisch zwischen der ersten Endlage (Trenner ganz geschlossen) und der zweiten Endlage (Trenner ganz offen) befindet.

[0056] Die Figur 4 zeigt eine Darstellung eines ersten Drehwinkels und eines zweiten Drehwinkels zum jeweils selben Zeitpunkt t3, t4 und t5 bei demselben Schaltzustand im Bereich 38 aber unterschiedlichen örtlichen Positionen des beweglichen Schaltglieds relativ zum ortsfesten Gegenkontakt (siehe Figur 6).

[0057] Die Figur 5 zeigt eine Darstellung der entstehenden Drehwinkelversätze und der tatsächlichen mechanischen Position des Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3 zu den Zeitpunkten t3, t4 und t5.

[0058] Die Figur 6 zeigt eine Darstellung der sich je nach der tatsächlichen mechanischen Position des Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3 ändernden Schaltzustands zu den Zeitpunkten t3, t4 und t5. In Zusammenschau mit Figur 3 bis 5 geht hervor, dass zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 der Drehwinkelversatz im Wesentlichen konstant ist, da das Schaltglied 3 bis dahin noch auf keinen Widerstand stösst, denn das Schaltglied hat bis zu diesem Zeitpunkt den ihm zugeordneten Gegenkontakt 46 noch nicht erreicht. Elektrisch gesehen, befindet sich das Schaltglied des Schaltgerätes im Übergang von einer Offenstellung in die Geschlossenstellung. Da die Drehrichtung der Gewindespindel hingegen bekannt ist und bekannt ist, dass der durch den zweiten Bereich 39 abgebildete definierte Schaltzustand eindeutig verlassen worden ist, weiss der Benutzer des Schaltgeräts über die Anzeige, dass sich das Schaltglied in einer Zwischenposition zwischen zwei Endpositionen befindet. Beim Zeitpunkt t4 stösst das Schaltglied 3 an Kontaktelemente 47 des Gegenkontaktes 46, welche eine zuverlässige Übertragung der elektrischen Leistung bei einer Schalterstellung im ersten elektrischen Schaltzustand entsprechend dem ersten Bereich 38 sicherstellen. Obwohl das als Stiftkontakt ausgeführte Schaltglied 3 noch nicht vollständig in den Gegenkontakt 46 hineingefahren ist, ist von nun an dennoch bereits ein anderer elektrischer Schaltzustand erreicht, welchen das erste Zwischengetriebe über die Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements korrekt wiedergibt. Diese korrekte Wiedergabe wird auch durch eine entsprechende Abstimmung der Schaltzustände und der Stellung des Schaltzapfens 22 in der Kulisse 23 erreicht. Bei Bedarf kann die Flanke der Langlochkurvenbahn 48 zwischen dem Verbindungsbereich 40 und dem ersten Bereich 38 gegen den zweiten Bereich hin verschoben werden, um sicherzustellen, dass der Schaltzustand "geschlossen" durch den vergrösserten ersten Bereich 38 während des Übergangs von der Offenstellung in die Geschlossenstellung zeitlich leicht verfrüht den Schaltzustand "geschlossen", also bevor dieser zeitlich tatsächlich eingetreten ist.

[0059] Weiter geht aus der Figur 5 in Zusammenschau mit den Figuren 6 bis 8 hervor, dass der Drehmomentversatz 32 beim Überwinden der Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 (z.B. Lamellenkontakte) zum Zeitpunkt t5 am Grössten ist. Dies daher, weil zum Überwinden der Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 der Stiftkontakt 3 mit grösserer Kraft vorwärts getrieben beziehungsweise bewegt werden muss, als zum Zeitpunkt zwischen t2 und t3. Entsprechend ist der Drehmomentbedarf am Ausgangsabschnitt 25 der flexiblen Welle zu diesem Zeitpunkt t5 am Höchsten.

[0060] Beim Verwenden von flexiblen Wellen unterschiedlicher Länge aber gleichen Typs können verschieden grosse Drehwinkelversätze auftreten, welche aber dennoch nicht zu einer geänderten Anzeige durch das Schaltstellungsdetektionselement führen soll. Als Folge unterschiedlich grosser Drehwinkelversätze treten beim Stiftkontakt gemäss Figur 5 unterschiedlich grosse Wege auf, die es aufzunehmen gilt. Dies kann etwa durch einen Überlaufbereich 49 für den Stiftkontakt geschehen, so dass das Schaltglied im Betrieb des Schaltgeräts mehr oder weniger in den Überlaufbereich 49 seines Gegenkontaktes 46 einführbar ist.

[0061] Die Figur 7 zeigt ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung T_E in den antriebsseitigen Eingangsabschnitt der flexiblen Welle von einer ersten Schaltstellung (Schalter komplett offen) in eine zweite Schaltstellung (Schalter komplett geschlossen) wiedergibt, während Figur 8 ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung T_A in den schaltgliedseitigen Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle zu den in Figur 7 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt.

[0062] Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 bleibt der Kraftaufwand zum Bewegen des Stiftkontakts 3 in dieser Ausführungsform des Schaltgeräts einigermassen konstant (ebenso der Drehwinkelversatz) weil die Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 den Stiftkontakt 3 an dessen Mantelfläche festdrücken und so eine mechanische Haftwirkung durch die aufgebrachte Reibung erzeugen. Entsprechend ist das erforderliche Drehmoment am Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle gleich oder zumindest kaum verändert.

[0063] Die Figur 9 zeigt ein Drehzahl-Zeit-Diagramm, welches eine Drehzahl n_E des antriebsseitigen Eingangsabschnitts der flexiblen Welle zu den in den Figuren 4 bis 8 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt. Beim Anfahren der Antriebseinheit zum Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 steigt die Drehzahl kontinuierlich auf eine Nenndrehzahl n1 an, bis die als Torsionsfeder wirkende flexible Welle betriebsbereit vorgespannt ist. Der Ausgangsabschnitt steht bis dahin vereinfachend gesagt noch weitgehend still, vorausgesetzt, dass der Zeitversatz zwischen t0 und t1 klein und die Trägheit der flexiblen Welle gross ist. Zum Zeitpunkt t2 bewegt sich dann auch der Ausgangsabschnitt entsprechend dem Eingangsabschnitt mit der Nenndrehzahl n1. Sobald der Stiftkontakt 3 auf den Widerstand der Kontaktelemente 47 des Gegenkontaktes 46 trifft, sinkt die Drehzahl auf einen zweiten Drehzahlwert n2 ab und bleibt dann einigermassen konstant, bis eine dem Stiftkontakt zugedachte Endposition erreicht ist und sinkt nach dem Abschalten der Antriebseinheit ganz ab.

[0064] Allenfalls erfolgt anschliessend ein Zurückdrehen des Eingangsabschnitts der flexiblem Welle mitsamt dem Motor, weil der abtriebsseitige Endabschnitt der flexiblen Welle über die auf das Schaltglied wirkenden Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 festgehalten sind, während der antriebsseitige Eingangsabschnitt bei einer Entlastung der als Torsionsfeder wirkenden flexiblen Welle zurückfedert und daher den Eingangsabschnitt um den Drehwinkelversatz zurückdreht. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass die Antriebseinheit beim Erreichen der Endlage des Schaltglieds 3 nicht elektrisch oder mechanisch gebremst ist. In der Folge kann dieses Zurückdrehen der als Torsionsfeder wirkenden flexiblen Welle durch eine entsprechende Gestaltung des ersten und zweiten Bereichs 38, 39 des Steuermittels 23 aufgefangen werden, so dass keine unbeabsichtigte Änderung der Anzeige durch das Schaltstellungsdetektionselement verursacht wird.

[0065] Zurückkommend auf Figur 2 wird nachfolgend nochmals auf den schematischen Aufbau dieser Ausführungsform des Schaltgerätes näher eingegangen. Wie im Zusammenhang mit Figur 3 erwähnt, ist das Schaltstellungsdetektionselement 24 über eine weitere Kulissensteuerung 45 mechanisch mit der Kulisse 23 verbunden. Um die Schaltstellung des Schaltgerätes elektrisch abgreifen und weiterführen zu können, ist das Schaltstellungsdetektionselement 24 mechanisch mit einem beweglichen Kontaktelement von mindestens einem Hilfskontakt 55 verbunden. Da das Schaltstellungsdetektionselement 24 um eine Rotationsachse 44 drehbar ist, bietet sich eine Ausführungsform des mindestens einen Hilfskontaktes als Drehkontakt an. Mit dem Hilfskontakt 55 ist eine der ersten Position des Schaltgliedes entsprechende Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements 24 als elektrisches Signal 54 abgreifbar und an eine Schaltlogik und/oder Kontrolleinheit weiterleitbar.

[0066] Beim Betätigen der zwei Endschalter 20 durch den Schaltnocken 19 ist die Erreichung einer vorbestimmbaren Position beziehungsweise Lage des Schaltgliedes oder zumindest des Eingangsabschnitts 16 in Form eines weiteren elektrischen Signals 53 abgreifbar. Je nach Ausführung des Schaltgeräts ist dieses weitere Signal zum Abschalten des Elektromotors der Antriebseinheit verwendbar. Die Endschalter 20 sind in Abhängigkeit einer Drehwinkelversatzcharakteristik, insbesondere der Gesamtlänge der flexiblen Welle, an einer ausgewählten Montageposition 65 relativ zur Mitnehmermutter 18 der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination und damit deren Schaltnocken 19 angeordnet.

[0067] Die Hilfskontakte sind ein oder mehrere durch eine Drehbewegung ansteuerbare Hilfskontakte, welche eine ruckartige Ansteuerung erfordern. Diese erfolgt über die weitere Kulissensteuerung 45.

[0068] Um im Notbetrieb das Schaltglied 3 auch stromlos zuverlässig von der einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand überführen zu können, ist die flexible Welle zusätzlich zum Elektroantrieb der Antriebseinheit 13 auch über eine Handkurbel 56 manuell betätigbar. Die Handkurbel 56 ist in diesem Fall in Pfeilrichtung bei direkt auf ein freies, dem Bediengang 7 zugewandtes Ende 57 des Eingangsabschnitts 16 aufsteckbar.

[0069] Um dem Bediener 8 den Schaltzustand des Schaltgeräts 4 optisch anzuzeigen, ist der Eingangsabschnitt 16 der flexiblen Welle formschlüssig über ein zweites Nebengetriebe 58 mit einer optischen Schaltstellungsanzeige 59 verbunden. Um den Schaltzustand auch bei geschlossenem Antriebsschrank 6 erkennen zu können, weist der Antriebsschrank im Bereich der optischen Schaltstellungsanzeige 59 einen entsprechend geformten Ausschnitt oder ein Sichtfenster auf.

[0070] Sowohl antriebsseitig am Eingangsabschnitt, wie auch abtriebsseitig am Ausgangsabschnitt ist die flexible Welle mittels je einer Wellenkupplung 60 lösbar mit den Anschlusselementen verbunden. Im konkreten Fall ist sowohl der Eingangsabschnitt 16, wie auch der Ausgangsabschnitt 25 starr und aus mindestens zwei Teilen gebildet, welche zwei Teilen Betrieb des Schaltgeräts mit einer Zahnwellenkupplung 60 miteinander drehfest verbunden sind.

[0071] Am abtriebsseitigen Ende der flexiblen Welle ist deren Ausgangsabschnitt 25 über ein lineares, zweites Zwischengetriebe 61 in Form eines Zahnradgetriebes mit dem Schaltstift 3 verbunden. Dabei ist das zweite Zwischengetriebe eine Untersetzung und weist einen Eingangsanschluss 62 und einen Ausgangsanschluss 63 auf. Mit dem zweiten Zwischengetriebe 61 ist eine Drehzahl am Ausgangsanschluss 63 gegenüber einer Drehzahl am Eingangsanschluss 62 reduzierbar, gleichzeitig erhöht das zweite Zwischengetriebe 61 ein niedriges Drehmoment am Eingangsanschluss 62 auf ein höheres Drehmoment am Ausgangsanschluss 63.

[0072] Die Drehbewegung am Ausgangsanschluss 63 des Zwischengetriebes wird über eine Spindel-Mitnehmermutter-Kombination 64 in eine Linearbewegung (siehe Doppelpfeil) für den linear bewegbar gelagerten Stiftkontakt 3 umgewandelt.

[0073] Die Figur 10 zeigt ein Steuermittel für drei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen, wie es etwa für einen kombinierten Trenner-/Erdschalter einsetzbar wäre. Im Vergleich zur Figur 3 wurden gleiche oder zumindest gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dementsprechend weist das Steuermittel 23 nun nebst dem ersten Bereich 38 und dem zweiten Bereich 39 noch einen dritten Bereich 66 auf, welcher einem dritten Schaltzustand des Schaltgerätes entspricht.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0074] 

1

Flexible Welle

2

Antrieb der flexiblen Welle

3

Bewegliches Schaltglied

4

Schaltgerät

5

Schaltanlage

6

Antriebsschrank

7

Bediengang

8

Bediener

9

Erster Nominalleiter

10

Zweiter Nominalleiter

13

Antriebseinheit mit Elektromotor

14

Erstes Nebengetriebe

16

Eingangsabschnitt der flex. Welle

17

Spindel

18

Mitnehmermutter

19

Schaltnocken

20

Endschalter

22

Schaltzapfen

23

Steuermittel / Kulisse

24

Schaltstellungsdetektionselement

25

Ausgangsabschnitt

28

Erster Drehwinkel

29

Zweiter Drehwinkel

30

Erster Drehwinkelversatz

31

Dritter Drehwinkel

32

Zweiter Drehwinkelversatz

33

Zweite Position / Schaltzustand

34

erste Position / Schaltzustand

37

erstes Zwischengetriebe

38

erster Bereich des Steuermittels

39

zweiter Bereich des Steuermittels

40

Verbindungsbereich

43

Doppelpfeil

44

Rotationsachse des Schaltstellungsdetektionselements

45

Weitere Kulissensteuerung

46

Gegenkontakt

47

Kontaktelemente

48

Langlochkurvenbahn

49

Überlauf

53

Weiteres elektrisches Signal

54

Elektrisches Signal

55

Hilfskontakt

56

Handkurbel

57

Freies Ende des Eingangsabschnittes

58

Zweites Nebengetriebe

59

Optische Schaltstellungsanzeige

60

Wellenkupplung

61

Zweites Zwischengetriebe

62

Eingangsanschluss

63

Ausgangsanschluss

64

Spindel-Mitnehmermutter-Kombination

65

Montageposition

66

Dritter Bereich des Steuermittels

Ansprüche

1. Schaltgerät (4) mit einem von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbaren Schaltglied (3), wobei das Schaltgerät eine Antriebseinheit (13) zur Erzeugung einer Drehbewegung sowie eine flexible Welle (1) zur Übertragung der Drehbewegung zum Schaltglied (3) aufweist, wobei die flexible Welle (1) eine erste Länge aufweist und drehbeweglich gelagert ist und antriebsseitig einen drehbaren Eingangsabschnitt (16) und abtriebsseitig einen drehbaren Ausgangsabschnitt (25) aufweist, wobei der Eingangsabschnitt (16) mit der Antriebseinheit (13) verbunden ist,
und wobei beim Bewegen der flexible Welle (1) zwischen der ersten Position und der zweiten Position des Schaltgliedes (3) ein erster Drehwinkel (28) am Ausgangsabschnitt (25) erzeugbar ist, welcher kleiner als ein zweiter Drehwinkel (29) am Eingangsabschnitt (16) zum selben Zeitpunkt ist, so dass ein erster Drehwinkelversatz (30) erzeugbar ist,
und wobei beim Bewegen der flexible Welle (1) beim Erreichen der ersten Position ein dritter Drehwinkel (31) am Ausgangsabschnitt (25) erzeugbar ist, welcher dritte Drehwinkel (31) kleiner als der zweite Drehwinkel (29) am Eingangsabschnitt (16) zum selben Zeitpunkt ist, so dass ein zweiter Drehwinkelversatz (32) erzeugbar ist, welcher grösser als der erster Drehwinkelversatz (30) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsabschnitt (16) über ein mechanisches erstes Zwischengetriebe (37) mit einem Schaltstellungsdetektionselement (24) verbunden ist, wobei das erste Zwischengetriebe (37) ein Steuermittel (23) mit einem der ersten Position des Schaltglieds (3) entsprechenden ersten Bereich (38) aufweist, welcher derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement (24) gekoppelt ist, dass der erste Drehwinkelversatz (30) und der zweite Drehwinkelversatz (32) in einem vordefinierbaren elektrischen Schaltzustand des Schaltgerätes zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements (24) führen.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (23) einen der zweiten Position des Schaltglieds entsprechenden zweiten Bereich (39) aufweist, welcher derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement (24) gekoppelt ist, dass der erste Drehwinkelversatz (30) und der zweite Drehwinkelversatz (32) ebenfalls zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements (24) führen.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (13) einen Elektromotor umfasst.

4. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltstellungsdetektionselement (24) mit mindestens einem Hilfskontakt (55) derart verbunden ist, dass eine der ersten Position des Schaltgliedes entsprechende Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements (24) am Hilfskontakt (55) als elektrisches Signal (54) abgreifbar ist.

5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hilfskontakt (55) ein um eine Rotationsachse (44) drehbares Kontaktelement aufweist.

6. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischengetriebe (37) ein nicht-lineares Getriebe ist, mit welchem das Schaltstellungsdetektionselement (24) nicht-linear zum zweiten Drehwinkel (29) des Eingangsabschnitts (16) ansteuerbar ist.

7. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (38) des Steuermittels (23) mit dem Schaltstellungsdetektionselement (24) über eine Kulissensteuerung (22, 48) gekoppelt ist.

8. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (23) derart ausgelegt ist, dass selbst bei einer Verwendung einer flexiblen Welle mit einer zur ersten Länge unterschiedlichen zweiten Länge und damit einem grössenmässig anderen ersten Drehwinkelversatz und einem grössenmässig anderen zweiten Drehwinkelversatz wiederum zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements führen.

9. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischengetriebe (37) mindestens eine Spindel-Mitnehmermutter-Kombination (17, 18) zum Umwandeln der von der Antriebseinheit (13) erzeugbaren Drehbewegung am Eingangsabschnitt (16) in eine Linearbewegung aufweist.

10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erreichen der ersten Position oder der zweiten Position des Schaltglieds über die Mitnehmermutter (18)der Spindel-Mitnehmermutter-Kombination mindestens ein Endschalter (20) betätigbar ist, insbesondere ein elektrischer Endschalter.

11. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Endschalter (20) an einer in Abhängigkeit von einem Drehwinkelversatzcharakteristik, insbesondere einer Gesamtlänge, der flexiblen Welle (1) ausgewählten Montageposition (65) relativ zur Mitnehmermutter (18) der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination angeordnet ist.

12. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Welle (1) mindestens zwei Litzenlagen mit einer unterschiedlicher Wickelrichtung aufweist, welche Litzenlagen derart beschaffen sind, dass bei identischem zweiten Drehwinkel (29) der erste Drehwinkelversatz (30) oder der zweite Drehwinkelversatz (32) bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Uhrzeigersinn weniger als 20 % vom ersten Drehwinkelversatz (30) beziehungsweise dem zweiten Drehwinkelversatz (32) bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Gegenuhrzeigersinn abweicht.

13. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsabschnitt (16) und/oder der Ausgangsabschnitt (25) der flexiblen Welle (1) eine lösbare weitere Kupplung (60) aufweist, insbesondere eine Zahnwellenkupplung (60).

14. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgangsabschnitt (25) der flexiblen Welle (1) ein mechanisches zweites Zwischengetriebe (61) angeordnet hat, wobei das zweite Zwischengetriebe (61) eine Untersetzung ist und einen Eingangsanschluss (62) und einen Ausgangsanschluss (63) aufweist, wobei mit dem zweiten Zwischengetriebe (61) eine Drehzahl des Ausgangsanschlusses (63) gegenüber einer Drehzahl des Eingangsanschlusses (62) reduzierbar ist.

15. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Antriebseinheit (13) umfassender Antrieb (2) eine optische Schaltstellungsanzeige (59) aufweist, welche verdrehsicher mit dem ersten Zwischengetriebe (37) verbunden ist.

16. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (4) ein gasisoliertes Schaltgerät (4) ist.

17. Schaltanlage (5) mit mindestens einem Schaltgerät (4) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche.

Claims

1. Switching device (4) with a switching element (3) which can be moved from a first position into a second position, the switching device having a drive unit (13) for producing a rotary movement and a flexible shaft (1) for transmitting the rotary movement to the switching element (3), the flexible shaft (1) having a first length and being mounted in such a way as to enable rotary movement and has, on the input-drive side, a rotatable input section (16) and, on the output-drive side, a rotatable output section (25), the input section (16) being connected to the drive unit (13),
and it being possible, during movement of the flexible shaft (1) between the first position and the second position of the switching element (3), to produce a first rotary angle (28) at the output section (25) which is smaller than a second rotary angle (29) at the input section (16) at the same time, with the result that a first rotary angle shift (30) can be produced,
and it being possible, during movement of the flexible shaft (1) when the first position is reached, to produce a third rotary angle (31) at the output section (25), which third rotary angle (31) is smaller than the second rotary angle (29) at the input section (16) at the same time, with the result that a second rotary angle shift (32) can be produced which is greater than the first rotary angle shift (30), characterized in that the input section (16) is connected to a switching position detection element (24) via a mechanical first intermediate gear (37), the first intermediate gear (37) having a control means (23) with a first region (38), which corresponds to the first position of the switching element (3) and which is coupled to the switching position detection element (24) in such a way that the first rotary angle shift (30) and the second rotary angle shift (32) in a predefinable electrical switching state of the switching device result in an identical indication of the switching position detection element (24).

2. Switching device according to Claim 1, characterized in that the control means (23) has a second region (39), which corresponds to the second position of the switching element and which is coupled to the switching position detection element (24) in such a way that the first rotary angle shift (30) and the second rotary angle shift (32) likewise result in an identical indication of the switching position detection element (24).

3. Switching device according to Claim 1 or 2, characterized in that the drive unit (13) comprises an electric motor.

4. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching position detection element (24) is connected to at least one auxiliary contact (55) in such a way that an indication of the switching position detection element (24) which corresponds to the first position of the switching element can be tapped off as an electrical signal (54) at the auxiliary contact (55).

5. Switching device according to Claim 4, characterized in that the at least one auxiliary contact (55) has a contact element capable of rotating about a rotary spindle (44).

6. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the first intermediate gear (37) is a nonlinear gear, with which the switching position detection element (24) can be triggered nonlinearly with respect to the second rotary angle (29) of the input section (16).

7. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the first region (38) of the control means (23) is coupled to the switching position detection element (24) via a slotted-link control mechanism (22, 48).

8. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the control means (23) is designed in such a way that, even when using a flexible shaft with a second length which is different than the first length and therefore with a first rotary angle shift with a different magnitude and a second rotary angle shift with a different magnitude, again an identical indication of the switching position detection element results.

9. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the first intermediate gear (37) has at least one spindle/driver nut combination (17, 18) for converting the rotary movement which can be generated by the drive unit (13) at the input section (16) into a linear movement.

10. Switching device according to Claim 9, characterized in that, when the first position or the second position of the switching element is reached, at least one limit switch (20), in particular an electrical limit switch, can be actuated via the driver nut (18) of the spindle/driver nut combination.

11. Switching device according to Claim 10, characterized in that the limit switch (20) is arranged relative to the driver nut (18) of the spindle/driver nut combination at a fitting position (65) which is selected depending on a rotary angle shift characteristic, in particular a total length, of the flexible shaft (1).

12. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the flexible shaft (1) has at least two litz-wire layers with a different winding direction, which litz-wire layers are provided in such a way that, given an identical second rotary angle (29), the first rotary angle shift (30) or the second rotary angle shift (32) during operation of the flexible shaft in the clockwise direction deviates from the first rotary angle shift (30) or the second rotary angle shift (32) during operation of the flexible shaft in the counterclockwise direction by less than 20%.

13. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the input section (16) and/or the output section (25) of the flexible shaft (1) has a releasable further coupling (60), in particular a toothed coupling (60).

14. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that a mechanical second intermediate gear (61) is arranged on the output section (25) of the flexible shaft (1), the second intermediate gear (61) being a reduction and having an input connection (62) and an output connection (63), it being possible for a rotation speed of the output connection (63) to be reduced with respect to a rotation speed of the input connection (62) by means of the second intermediate gear (61).

15. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that a drive (2) comprising the drive unit (13) has an optical switching position indication (59), which is connected in a manner fixed against rotation to the first intermediate gear (37).

16. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (4) is a gas-insulated switching device (4).

17. Switchgear assembly (5) with at least one switching device (4) according to one of the preceding claims.

Revendications

1. Commutateur (4) comprenant un organe de commutation (3) pouvant être déplacé d'une première position dans une deuxième position, le commutateur présentant une unité d'entraînement (13) pour produire un mouvement de rotation ainsi qu'un arbre flexible (1) pour transmettre le mouvement de rotation à l'organe de commutation (3), l'arbre flexible (1) présentant une première longueur et étant supporté de manière déplaçable en rotation et présentant, du côté de l'entraînement, une portion d'entrée rotative (16) et du côté de la sortie une portion de sortie rotative (25), la portion d'entrée (16) étant connectée à l'unité d'entraînement (13),
et lors du déplacement de l'arbre flexible (1) entre la première position et la deuxième position de l'organe de commutation (3), un premier angle de rotation (28) pouvant être obtenu au niveau de la portion de sortie (25), lequel est inférieur à un deuxième angle de rotation (29) au niveau de la portion d'entrée (16) au même instant, de sorte que l'on puisse obtenir un premier décalage d'angle de rotation (30),
et lors du déplacement de l'arbre flexible (1) à l'obtention de la première position, un troisième angle de rotation (31) pouvant être produit au niveau de la portion de sortie (25), lequel troisième angle de rotation (31) est inférieur au deuxième angle de rotation (29) au niveau de la portion d'entrée (16) au même instant, de sorte que l'on puisse obtenir un deuxième décalage d'angle de rotation (32) qui est supérieur au premier décalage d'angle de rotation (30), caractérisé en ce que la portion d'entrée (16) est connectée par le biais d'une première transmission intermédiaire mécanique (37) à un élément de détection de position de commutation (24), la première transmission intermédiaire (37) présentant un moyen de commande (23) avec une première région (38) correspondant à la première position de l'organe de commutation (3), laquelle première région est accouplée à l'élément de détection de position de commutation (24) de telle sorte que le premier décalage d'angle de rotation (30) et le deuxième décalage d'angle de rotation (32) conduisent, dans un état de commutation électrique prédéfinissable du commutateur, à un affichage identique de l'élément de détection de position de commutation (24).

2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande (23) présente une deuxième région (39) correspondant à la deuxième position de l'organe de commutation, laquelle deuxième région est accouplée à l'élément de détection de position de commutation (24) de telle sorte que le premier décalage d'angle de rotation (30) et le deuxième décalage d'angle de rotation (32) conduisent également à un affichage identique de l'élément de détection de position de commutation (24).

3. Commutateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité d'entraînement (13) comprend un moteur électrique.

4. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de détection de position de commutation (24) est connecté à au moins un contact auxiliaire (55) de telle sorte qu'un affichage de l'élément de détection de position de commutation (24) correspondant à la première position de l'organe de commutation puisse être saisi sous forme de signal électrique (54) au niveau du contact auxiliaire (55).

5. Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'au moins un contact auxiliaire (55) présente un élément de contact pouvant tourner autour d'un axe de rotation (44).

6. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première transmission intermédiaire (37) est une transmission non linéaire avec laquelle l'élément de détection de position de commutation (24) peut être commandé de manière non linéaire par rapport au deuxième angle de rotation (29) de la portion d'entrée (16).

7. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première région (38) du moyen de commande (23) est accouplée à l'élément de détection de position de commutation (24) par le biais d'une commande à coulisse (22, 48).

8. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de commande (23) est conçu de telle sorte que même lors d'une utilisation d'un arbre flexible ayant une deuxième longueur différente de la première longueur et par conséquent un premier décalage d'angle de rotation de valeur différente et un deuxième décalage d'angle de rotation de valeur différente, on obtienne à nouveau un affichage identique de l'élément de détection de position de commutation.

9. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première transmission intermédiaire (37) présente au moins une combinaison broche-écrou d'entraînement (17, 18) pour convertir le mouvement de rotation pouvant être produit par l'unité d'entraînement (13) au niveau de la portion d'entrée (16) en un mouvement linéaire.

10. Commutateur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'à l'obtention de la première position ou de la deuxième position de l'organe de commutation, au moins un commutateur de fin de course (20), en particulier un commutateur de fin de course électrique, peut être actionné par le biais de l'écrou d'entraînement (18) de la combinaison broche-écrou d'entraînement.

11. Commutateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le commutateur de fin de course (20) est disposé au niveau d'une position de montage (65) sélectionnée en fonction d'une caractéristique de décalage d'angle de rotation, en particulier d'une longueur totale, de l'arbre flexible (1) par rapport à l'écrou d'entraînement (18) de la combinaison broche-écrou d'entraînement.

12. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre flexible (1) présente au moins deux couches de fil avec un sens d'enroulement différent, lesquelles couches de fil sont réalisées de telle sorte que pour un deuxième angle de rotation identique (29), le premier décalage d'angle de rotation (30) ou le deuxième décalage d'angle de rotation (32), lors du fonctionnement de l'arbre flexible dans le sens des aiguilles d'une montre, s'écarte de moins de 20 % du premier décalage d'angle de rotation (30), respectivement du deuxième décalage d'angle de rotation (32), lors du fonctionnement de l'arbre flexible dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

13. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion d'entrée (16) et/ou la portion de sortie (25) de l'arbre flexible (1) présentent un accouplement supplémentaire amovible (60), en particulier un accouplement d'arbre denté (60).

14. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au niveau de la portion de sortie (25) de l'arbre flexible (1) est disposée une deuxième transmission intermédiaire mécanique (61), la deuxième transmission intermédiaire (61) étant un réducteur et présentant un raccord d'entrée (62) et un raccord de sortie (63), une vitesse de rotation du raccord de sortie (63) pouvant être réduite par rapport à une vitesse de rotation du raccord d'entrée (62) au moyen de la deuxième transmission intermédiaire (61).

15. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un entraînement (2) comprenant l'unité d'entraînement (13) présente un affichage de position de commutation optique (59) qui est connecté de manière solidaire en rotation à la première transmission intermédiaire (37).

16. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur (4) est un commutateur isolé au gaz (4).

17. Installation de commutation (5) comprenant au moins un commutateur (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes.

Zeichnung