DE1790048A1

DE1790048A1 - Schienendrehtrennschalter fuer Hochstromanlagen

Info

Publication number: DE1790048A1
Application number: DE19681790048
Authority: DE
Inventors: Heinrich Felkel; Manfred Krueger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1968-08-30
Filing date: 1968-08-30
Publication date: 1971-12-09
Also published as: DE1997765U; SE373226B; SE371040B; DE1790048C3; GB1249560A; DE1790048B2

Description

SISMENS AKTIENGIiSSLLSCIiAFT Berlin und München

PLA 68/0071

3 0. AUG. 1968

Schienendreh trennschalt er_für_<_Hochstromanlagen

Im Zuge der Stromschienen von Hochstromanlagen, z.B. bei Sammelschienen, werden Trennschalter vorgesehen, die den gesamten Strom der Schienen übertragen müssen. Da es sich hierbei um Ströme von vielen Kiloampere handelt, müssen die Schalter sehr stabil gebaut sein. Vor allem erfordert die Übertragung des Stromes an den Übergangsstellen zwischen den parallel angeordneten Messern solcher Schalter und den mit den Stromschienen •in Verbindung stehenden Gegenschalt stücken einen hohen Kontaktdruck.

109850/0338

- 1 - ' Sm/0n

BAD

t PLA 68/0071

Um den Aufwand für Schienendrehtrennschalter klein zu halten, hat man bisher Konstruktionen verwendet, bei denen der Schalter als Ganzes, also die Messer und die über einen Rahmen mit ihnen verbundenen Gegenschalt stücke, von den Stromschienen getragen werden, an denen die Gegenschalt stücke starr befestigt sind. Man spart dadurch eine von den Stromschienen unabhängige ortsfeste Anbringung des Trennschalters.

Der Bahmen enthält üblicherweise eine-zur Messerebene senkrechte Achse, um die die Messer gemeinsam schwenkbar sind. An der Achse ist zumeist eine Reibkupplung vorgesehen, die eine Antriebsvorrichtung für die Messer mit einer Spannvorrichtung kuppelt, die in der Einschaltstellung für einen erhöhten Kontaktdruck zwischen Messern und Gegenschalt stücken sorgt.

Die Erfindung hat eine Vereinfachung solcher Schalter zum Ziel. Dies gelingt überraschenderweise dadurch, daß die Gegenschaltstücke mit den Sammelschienen flexibel verbunden sind und daß der .Rahmen unabhängig von den Stromschienen ortsfest abgestützt ist.

An sich sollte man meinen, daß die zusätzliche ortsfeste Abstützung den Aufwand für den Schalter erhöht. Statt dessen ergibt sich insgesamt eine leichtere Bauweise und dennoch eine größere Betriebssicherheit. Bisher mußte nämlich der

^ 1098 50/03 38

PLA 68/0071

Rahmen die für das Funktionieren des Schalters richtige Lage zwischen Messern und Gegenschalt stücken in jedem Falle sicherstellen, also auch bei unvermeidlichen Wärmebewegungen der Stromschienen sowie bei Ungenauigkeiten der Montage. Der Rahmen wurde dabei hoch beansprucht. Er mußte entsprechend stabil sein. Ferner war die Montage des Schalters schwierig. Oft waren Nacharbeiten erforderlich.

Bei dem neuen Schienendrehtrennschalter ist dagegen bewußt darauf verzichtet, den Schalter ausschließlich an den Stromschienen abzustützen. Der Grundgedanke der Erfindung besteht vielmehr darin, durch eine besondere ortsfeste Abstützung des Rahmens alle schädlichen Kräfte zu beseitigen, die von den Stromschienen auf den Schalter ausgeübt werden können. Die Gegenschaltstücke sind mit den Stromschienen nur noch flexibel verbunden, so daß Wärmebewegungen und eventuelle Bautoleranzen der Stromschienen keine Rolle mehr für das Funktionieren des Schalters spielen. Dadurch wird nicht nur eine leichtere Bauweise des Schalters möglich, sondern auch eine einfachere Montage. ■

Da die flexible Verbindung zwischen den Gegenschalt stücken und den Stromschienen nur dadurch bestimmt ist, daß ein vorgegebener Strom ohne starre mechanische Kopplung übertragen v/erden kann,..-läßt sie sich in verschiedener Weise'verwirklichen· Mit

109 8 507 0338

ORIGINAL

PLA 68/0071

besonderem Vorteil kann man sie mit Oegenschaltstücken erhalten, die aus Kupierbändern bestehen und zur Bildung von massiven Anschlusstücken, wie sie für eine Verschraubung mit den Stromschienen günstig sind, stellenweise miteinander verschweißt v/erden. Die Kupferbänder können auch Kontaktteile bilden, mit denen die G-egenschaltstücke die Messer berühren. Damit erhält man die Möglichkeit, die Kontaktteile ohne große Kräfte zur Aufbringung des Kontaktdruckes gegeneinander zu verschieben. Welche beträchtlichen Kräfte dabei eingespart werden können, läßt sich leicht daraus ermessen, daß die Querschnitte der Schienen solcher Schalter üblicherweise eine Höhe von 1 cm und eine Breite von 10 cm oder mehr haben.

Für Gegenschalt stücke mit flexiblen Kontaktteilen ist es vorteilhaft, wenn man durch kammähnliche Distanzstücke eine den Messern angepaßte Entfernung-der Kontaktteile sicherstellt. Dies erleichtert das Einlaufen der Messer und verringert damit ebenfalls die am Schalter auftretenden Kräfte. Vorzugsweisesind die Distanzstücke Drehteile, die zwischen zwei jeweils in einer Ebene verlaufenden Messerteilen liegen. Solche Drehteile sind einfacher als durch Fräsen hergestellte Distanzstücke. Besonders günstig sind jeweils zwei gegeneinander verschiebbare Distanzstücke, die so nebeneinander angeordnet sind, daß das eine das Spiel der Messer in der einen iUchtung und

109860/0 3.38

PM 68/0071

das andere das Spiel in der anderen Richtung begrenzt. Die Distanzstücke stützt man zweckmäßig am Rahmen ab, weil dadurch eine sichere Befestigung möglich ist, ohne daß die Gegenschaltstücke beansprucht v/erden...

Die eingangs erwähnte Spannvorrichtung zur Erhöhung des Kontaktdruckes in der Sinschaltstellung besteht auch beim Schalter nach der Erfindung zweckmäßig aus zwei Muttern mit gegenläufigem Gewinde und einer gemeinsamen Spindel, wie an sich bekannt ist. Man kann den Schalter dann noch dadurch weiterbilden, daß die Muttern als Teile einer Reibkupplung wirken und durch ihre.Bewegung in Richtung der Spindelachse, die den Kontaktdruck bestimmt, den Kraftschluß zum Antrieb der Messer beeinflussen. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln die Antriebskraft, die zur Schwenkbewegung der Messer notwendig ist, zeitlich vor bzw. nach der Kraft aufgebracht, die für das Aufbringen des Kontaktdruckes erforderlich ist. Die Kräfte können nicht gleichzeitig auftreten. Dies unterscheidet den neuen Schalter vorteilhaft von bekannten Schaltern, bei denen die Antriebsbewegung mit einer Rutschkupplung zustandegebracht wird, die ständig ein bestimmtes Drehmoment der Antriebsspindel zusätzlich zu dem Drehmoment erfordert, das für die Aufbringung des Kontaktdruckes benötigt wird. Man erhält also eine weitere Verringerung der Kräfte und damit die Möglichkeit, den Schalter.

1098ig/.0338

PLA 68/0071

noch leichter, gegebenenfalls auch kleiner zu bauen. Darüber hinaus ist die neue Bauweise der .Reibkupplung aber auch dann von Vorteil, wenn der Schienendrehtrennscbalter in der bisher üblichen lYeise nur an den Stromschienen befestigt, ist.

Eine bewährte Ausführungsform, die die Bewegung der Muttern mit gegenläufigem Gewinde zur Beeinflussung des Kraft Schlusses benutzt, der die Intriebsbewegung der Messer bestimmt, kann man für Schienendrehtrennschalter erhalten, bei denen die Muttern untereinander und mit den Messern so verbunden sind, daß sich ihre Winkellage in bezug auf die Achse der Spindel nur gemeinsam ändert» Hierbei kann man nämlich durch zwei die Muttern auf der Spindel einschließende Anschläge, die den Weg der Muttern in lüchtung der Spindelachse begrenzen, erreichen, daß die Muttern nach einer bestimmten Bewegung in axialer Rich- £ tung keine Drehbewegung gegenüber der Spindel mehr ausführen können. Deshalb müssen sie der Bewegung der Spindel folgen. Diese Bewegung wird dann durch die Verbindung der Messer untereinander und mit den Muttern als Schaltbewegung für die Messer ausgenutzt. Dabei kann man zwischen den Muttern und den Anschlägen einen fieibbelag vorsehen, der wie ein Kupplungsbelag .ein allmähliches Greifen zur Folge·hat, so daß Stoßbeanspruchungen ausgeschlossen sind.

- 6 10 9 8 5 0/0338

PLA 68/0071

Die Ausschalt st ellung der Messer kann auch beim Schalter nach der Erfindung in an sich bekannter Weise durch einen Anschlag bestimmt werden.· Man hat dann die Möglichkeit, den Keibschluß zwischen den Muttern der Spannvorrichtung und den Messerteilen, die von ihnen mitgenommen werden sollen, durch eine mehr oder weniger große Kraft nach dem Anlaufen der Messer an den Anschlag zu beeinflussen. Für Schalter mit einem Antriebsmotor empfiehlt es sich z.B., dem Anschlag einen Schalter zur Steuerung des" Antriebsmotors zuzuordnen. Der auslaufende Motor dreht dann nämlich in Ausschaltrichtung die kraftschlüssig ■■zusammenwirkenden Kupplungsteile noch etwas stärker zusammen, go daß das für das Einschalten erforderliche Drehmoment mit Sicherheit übertragen werden kann.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es handelt sich um einen Schienendrehtrennschalter für beispielsweise 500 Volt und 12.000 Ampere, der in den Figuren 1 und 2 in -zwei zueinander rechtwinkeligen Ansichten und in Fig. 3 in einem Schnitt längs der Spindelachse in etwas größerem Maßstab dargestellt ist.

Der neue Schalter besitzt als bewegliches Schaltstück 1 ein Paket von sechs parallel zueinander liegenden Messern 2, die von Kupi'erschienen gebildet werden und auf einer Spindel 3

9~"8 5 0/0 3 3 8 ^ßAD

PLA 68/0071

als gemeinsame Achse drehbar angeordnet sind. Die Achse verlauf t senkrecht zur'Messerebene.

Die Spindel 3 ist in Isolierstoffteilen 4 gelagert, die an einem Sahmen 5 befestigt sind. Der Rahmen 5 besteht aus metallischen Stirnteilen 6 aus Aluminiumguß und Isolierstoffstützen 7, die die einander zugekehrten Schenkel 8 der annähernd U-fÖrmigen Stirnteile 6 voneinander distanzieren. Im Bereich der Isolierstoffstützen 7 sind die Stirnteile 6 durch Schrauben 9 miteinander verbunden.

Den Messern 1 sind auf den beiden Seiten des Schalters, an denen die elektrische Verbindung mit Stromschienen 11 vorgenommen wird, wie rechts strichpunktiert angedeutet ist, je fünf Gegenschalt stücke 12 zugeordnet, die im Bereich der Isolierstoff stützen 7 mit den Schrauben 9 festgelegt sind. Die Gegenschaltstücke bestehen aus übereinanderliegenden Kupferbändern dünnen Querschnitts. Sie sind deshalb flexibel und nur stellenweise durch Verschweißen zu. einem massiven Körper zusammengefaßt. Solche Schweißstellen bilden Anschlußstücke 13» die mit den .Stromschienen 11 verbunden werden, und Kontaktteile 14, die in der Einschaltat ellung zwischen die Messer 2 greifen.

1098EO/0338

PLA 68/0071 .

Die Kontaktteile 14 müssen in einer den Messern angemessenen Entfernung voneinander gehalten werden, damit die Messer 2 ohne nennenswerte Kraft aus der Ausschalt stellung in die Ein- " schaltstellung gelangen können. Zu diesem Zweck.sind die Gegenschalt stücke 2 durch kammähnliche Distanzstücke 16 in einer auf die Messer abgestimmten Entfernung voneinander festgelegt, die.zwischen jeweils zwei in einer Ebene verlaufenden Kontaktteilen 14' und 14''liegen.

Die Distanzstücke 16 sind Vierkantstäbe, die durch Ausdrehen mit jüirisohnitten 17 versehen sind, so daß Vorsprünge 18 entstehen, die über die Kontaktteile 14' und 14''greifen. Die Einschnitte 17 sind in Richtung der Längsachse der Distanzstücke wesentlich größer, als für das Spiel der Gegenschaltstücke (Kontaktteile) vorgesehen ist. Es werden jedoch immer./ zwei Distanzstücke 16 gegeneinander verschiebbar angeordnet. Deshalb bestimmt das eine Distanzstück mit seinen Vorsprüngen, die in der Höhe der Gegenschaltstücke, d.h. quer zur Ebene der Stromschienen, gegenüber dem anderen Distanzstück versetzt sind, das Spiel der Kontaktteile nach der einen Bichtung und das andere Distanzstück 16 das Spiel der Kontaktteile nach der anderen Hichtung. Man kann also durch einfaches Verschieben der Distanzstücke 16 gegeneinander das Spiel der Kontaktteile im Verhältnis zum Abstand der Messer 2 genau einstellen.

BAD ORIGINAL

- 9 109850/0338

JO

PLA 68/0071

Die Distänzstücke 16 sind mit Schrauben 20 an Isolier stoffs.tützen 21 befestigt, die zwischen den Schenkeln 8 der Stirnteile 6 liegen. Die Distanzstücke sind damit unabhängig von den Stromschienen 11 und auch von der Anordnung der Gegenschalt· stücke 12 einstellbar, so daß die richtige lage zu den Messern 2 gewährleistet ist.]Zur Aufbringung des Kontaktdruckes in der Einschalt st ellung besitzt der Schalter nach der Erfindung eine Spannvorrichtung 25. 2u dieser gehören zwei Druckplatten 26, die als Muttern mit gegenläufigem -Gewinde auf der Spindel 3 sitzen. Wird die Spindel 3 gedreht, so werden die Druckplatten bei dem einen Drehsinn gegeneinander bewegt. Hierdurch kann in der Einschalt stellung der Kontaktdruck zwischen den Messern 2 und den Gegenschalt stücken 12 aufgebracht v/erden. Bei einer Drehung im Gegensinn entfernen sich die Druckplatten 26 voneinander. Der Kontaktdruck wird gelöst, und die Meiser können ohne nennenswerte ßeibkraft in die Ausschalt st ellung bewegt werden.

Die Messer 2 sind beim Ausführungsbeispiel durch Spannbolzen 30 miteinander und mit den Druckplatten 26 verbunden. Deshalb können sich sowohl die Muttern als auch die Messer nur gemeinsam um die von der Spindel 3 gebildete Achse bewegen. Diese Bewegung kommt folgendermaßen zustande:

- 10 109850/0338

/Γ PU 68/0071

Fig. 3.läßt erkennen, daß auf der Spindel- 3 zwei Scheiben 32 drehbar angeordnet sind, die als Anschläge den Weg der Druckplatten 26 in Richtung der Spindelachse begrenzen. Die Scheiben 32 sind nämlich über Tellerfedern 33 gegen zwei Muttern abgestützt, die jeweils auf beiden Seiten der Spindel festgeschraubt sind. Zwischen den Scheiben 32 und den Druckplatten 26 ist jeweils eine Reibscheibe 35 angeordnet.

Wird die Spindel-3 zum Ausschalten gedreht, so bewegen sich in der Einschalt stellung zunächst die Druckplatten 26 voneinander weg, weil sie als Muttern auf den Gewindeteilen 36 der Spindel 3 laufen. Dadurch wird der Kontaktdruck zwischen den Messern 2 und den Kontaktteilen 17 der GegenschaltstÜeke 12 aufgehoben. Nach einem bestimmten ?/eg in Achsrichtung lauf en die Druckplatten 26 gegen die Anschläge 32. Nun können sie sich nicht mehr als Muttern auf der Spindel drehen, sondern sie müssen die Drehbewegung der Spindel 3 mitmachen. Dabei nehmen die Druckplatten über die Spannbolzen 30 die Messer 2 mit, bis die Ausschaltstellung erreicht ist. Die Ausschaltst ellung ist durch eine Scheibe 37 festgelegt, die mit den Messern 2 und Druckplatten 26 durch die Spannbolzen 30 verbunden ist und mit nicht sichtbaren Anschlägen am Rahmen 5 zusammenwirkt.

Zum Einschalten wird durch eine Drehung der Spindel 3 in Gegen-

- U -■■■■■■ BAD ORiQINAL

109850/0338

PM 68/0D71

richtung die Drehung der Messer 2 in der Binschalt st ellung hervorgerufen. Dabei muß der Beibschluß zwischen den Druckplatten 26 und den Anschlägen 52 genügend groß sein. Dies läßt sich . aber durch eine entsprechende Kraft nach dem Anlaufen der lesser entgegen dem Anschlag, der die Ausschaltstellung bestimmt, leicht erhalten, insbesondere ,dann, wenn man einen Motorantrieb benutzt, der von einem dem Anschlag zugeordneten Endschalter 4Ö gesteuert wird (Fig* 2). Am Ende der Einschaltbewegung laufen die Messer wiederum gegen einen Anschlag. Nunmehr entsteht eine Kraft, die die Druckplatten 26 entgegen dem Heibschluß mit Anschlägen 32 in Helativbewegung zur Spindel 3 versetzt. Durch diese wird in der Einschaltstellung die Kontaktkraft aufgebracht, weil sich die Druckplatten 26 einander nähern und Kontaktteile 14 und Messer 2 zwischen sich zusammenpressen. ■

Me Spindel 3 wird beim Ausführungsbeispiel von Hand betätigt. Zu diesem. Eweck sitzt ein Handrad 42 (Fig. 15 auf einem metallischen Achsstummel 43» der mit der metallischen Spindel 3 durch eine Isolierstoffhülse 44 verbunden ist. Zwischen den Metallteilen 3 und 43 liegt ein Isolierstoffbolzen 45 in der Hülse 44. Das Handrad 42 ist damit gegenüber der Spindel 3 mit den Messern 2 isoliert. An der Hülse 44 kann aber auch ein Motorantrieb angebracht werden, der am Bahmen D befestigt wird

- 12 109850/0338

PIA 68/0071

und eine fernbetätigung der Spindel 3 gestattet.

Der neue Schalter läßt sich, wie .man sieht, als öaiizes in deä Zug einer Sammelschiene oder anderer Stromschienen einbauen. ■ Im ßegensatz zu den bisher üblichen Schaltern wird er dabei jedoch nur elektrisch an die Stromschienen angeschlossen. Die flexiblen Teile der Gegenschaltstücke 10 sorgen dafür, daß die Stromschienen keine schädlichen Kräfte auf den Schalter ausüben können. Festgelegt wird der Trennschalter vielmehr mit den strichpunktiert angedeuteten ortsfesten Abstützungen 47, die beispielsweise an den Schraubenlöchern 48 angreifen. Deshalb kann der neue Schalter leichter und billiger ausgeführt werden als die bisherigen Schalter, die durch die Stromschienen mechanisch beansprucht werden.

3 Figuren ■ ' ■

11 Ansprüche . ; ' _%

10WS5J/0338

Claims

PLA 68/0071

1.'Schienendrentrennschalter für Hochstromanlagen mit mehreren parallel angeordneten Messern, die mit einem Rahmen gegenüber den mit den Stromschienen in Verbindung stehenden Gegenschalt-stücken abgestützt und um eine in diesem äahmen gelagerte* zur Messerebene senkrechte Achse schwenkbar angeordnet sind, wobei eine Beibkupplung eine Antriebsvorrichtung für die Messer mit einer Spannvorrichtung kuppelt, die in der Einschaltstellung für einen erhöhten Kontaktdruck zwischen Messern und Gegensehaltstücken sorgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenschalt stücke (12) mit den Stromschienen (11) flexibel verbunden sind und daß der Rahmen (5) unabhängig von den Stromschienen (11) ortsfest (bei 48) abgestützt ist.

2. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenschältstücke (12) aus Kupferbändern bestehen, die zur Bildung von massiven Anschlußstücken (13) und/oder Kontaktteilen (14) stellenweise miteinander verschweißt sind.

3. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 1 oder.2 mit flexiblen Kontaktteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktteile

-14-109850Λ0338

. PU 68/0071

(14) rait kammähnlichen Distanzstücken (16') in einer den Messern (2) angepaßten Entfernung voneinander festgelegt sind.

4. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (16) Drehteile sind, die zwischen zwei jeweils in einer Ebene verlaufenden Kontaktteilen (14) liegen.

5. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Distanzstücke (16) gegeneinander verschiebbar so nebeneinander angeordnet sind, daß das eine das Spiel der Kontaktteile (14) in der einen Richtung und das andere das Spiel in der anderen Richtung begrenzt.

6. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (16) am Rahmen (5) befestigt sind.

7. Schienendrehtrennschalter, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spannvorrichtung aus zwei Muttern mit gegenläufigeia Gewinde und einer gemeinsamen Spindel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (Druckplatten (26) als Teile der Reibkupplung wirken und durch ihre gegenläufige Bewegung in Richtung der Spindelachse, die den Kontaktdruck bestimmt, den Kraftschluß zum Antrieb der Messer (2) beeinflussen.

PLA 68/0071

■ -

8. Sehienendrehtrennscbalter nach Anspruch 7, wobei die Muttern untereinander und mit den Messern so verbunden sind, daß sich ihre Winkellage in bezug auf die Achse der Spindel nur gemeinsam ändert, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindel (3) zwei die Muttern (26) einschließende Anschläge (32) vorgesehen sind, die den leg der Muttern (26) in.Richtung der Spindelachse begrenzen (Fig. 3).

9. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Muttern (27) und den Anschlägen (32) ein Reibbelag (35), angeordnet ist.

10. Schienendrehtrennschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltstellung der Messer (2)

• in an sich bekannter Jfeise durch einen Anschlag bestimmt ist.

W

11. Schienendrehirennschalter nach Anspruch 4 mit einem Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anschlag ein Endschalter (40) zur Steuerung eines Antriebsmotors zugeordnet ist.

BAD

7*

Lee rs ei te