DE3132821A1 - Hochspannungsschalter - Google Patents

Description

Hochspannungsschalter

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsschalter der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gattung. Bei Hochspannungsschaltern/ die eine zur Hauptschaltstelle parallel geschaltete Serieschaltung einer Hilfsschaltstelle mit Einschaltwiderstand aufweisen, schliesst bei einem Einschalthub die Hilfsschaltstelle vor der Hauptschaltstelle um eben den Einschaltwiderstand einzuschalten. Bei diesen Hochspannungsschaltern gilt es, zwei Gattungen auseinander zu halten. Bei der ersten Gattung wird die Hilfsschaltstelle kurz nach dem Schliessen der Hauptschaltstelle, also am Ende des Einschalthubes, wieder geöffnet. Bei der zweiten Gattung bleibt die Hilfsschaltstelle auch bei geschlossener Hauptschaltstelle geschlossen, wobei dann Massnahmen getroffen sind, um bei einem Ausschalthub die Hilfsschaltstelle vor der Hauptschaltstelle zu öffnen. Der hier vorgeschlagene Schalter gehört somit zu der ersten Gattung.

Bei einem vorbekannten Schalter dieser Art (DE-PS 2.108.915) ist der gattungseigene Bewegungsablauf beim Einschalthub durch komplizierte und daher in der Praxis wenig betriebssichere Massnahmen erkauft. Bei diesem bekannten Hochspannungsschalter ist dem beweglichen

Schaltstück der Hilfsschaltstelle ein beim Einschalthub zu spannender Federkraftspeicher zugeordnet, was zunächst einer höheren Antriebsleistung bedarf. Dieser Federkraftspeicher ist bis zum Erreichen der Einschaltstellung der Hauptschaltstelle durch einen Riegel gesperrt. Beim Erreichen der Einschaltstellung wird der Riegel verdrängt und der Federkraftspeicher freigegeben, wodurch das Schaltstück der Hilfsschaltstelle zurückgezogen wird. Im Zuge des Ausschalthubes fällt dann der unter der Wirkung einer Feder stehende Riegel wieder in seine sperrende Stellung. Sollte bei diesem bekannten Schalter aus irgend einem Grund der Riegel, sei es in Sperr- oder Freigabestellung klemmen, dann ist die gewünschte Arbeitsweise des Schalters nicht mehr gewährleistet.

Bei einem weiteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Hochspannungsschalter der eingangs genannten Art wurde durch besondere Ausbildung des dem beweglichen Schaltstück der Hilfsschaltstelle zugeordneten Hebelgetriebes bereits vorgeschlagen, einen zur Antriebsstange führenden Arm eines Winkelhebels als eines der beiden Glieder eines überdrückbaren Kniehebels auszubilden, dessen anderes Glied an der Antriebsstange angelenkt ist. Bei einem überdrückbaren Kniehebel hat zwangsläufig bei einem dessen drei Gelenke eines der an das betreffende Gelenk anschliessenden Glieder des Kniehebels translatorisch in bezug auf den betreffenden Gelenkzapfen verschiebbar zu sein, z„ B. über ein Langloch. Dies führt dazu, dass zwischen der Antriebsstange und dem beweglichen Schaltstück der Hilfsschaltstelle keine spielfreie Koppelung vorhanden ist, mit der Konsequenz, dass das Hebelgetriebe im Zuge eines Schalthubes erheblichen Schlagen ausgesetzt ist.

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Es ist daher ein Zweck der Erfindung, einen Hochspannungsschalter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der selbst mit einfachsten Mitteln und bei sehr gedrängter Bauweise eine stets spielfreie Koppelung zwischen dem beweglichen Schaltstück und der Antriebsstange gewährleistet und ohne Federkraftspeicher auskommt.

Dieser Zweck wird beim vorgeschlagenen Hochspannungsschalter durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 festgehaltenen Merkmale erreicht.

Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. 15

Nachstehend ist rein beispielsweise an Hand der Zeichnuni ein Hochspannungsschalter nach der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht

(mit weggebrochenen Teilen ) eines Hochspannungsschalters mit zwei Hauptschaltstellen, denen je eine Hilfsschaltstelle mit einem Einschalt widerstand zugeordnet ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schalters

gemäss Fig. 1 jedoch aus einer um 30

90 verschiedenen Richtung,

Fig. 3 einen ganz schematisierten Schnitt

\ etwa längs der Linie III - III der Fig. 2, wobei das der Hauptschaltsteile zugeordnete Hebelgetriebe ge-

AB

* ο <» * ο λ η ο

strichelt und das der Hilfsschaltstelle zugeordnete Hebelgetriebe in etwas mehr Einzelheiten dargestellt ist, und 5

Fig. 4-6 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3,

jedoch in kleinerem Massstab, die wesentlichen Teile des der Hilfsschaltstelle zugeordneten Hebelgetriebes in drei verschiedenen Be

wegungsphasen.

Der in Fig. 1 dargestellte Hochspannungsschalter 10 weist einen rohrförmigen Tragisolator 11 auf, von dem nur das oberste Ende sichtbar ist. Der je nach Spannung des Hochspannungsschalters mehrere Meter hohe Tragisolator 11 ist an seinem unteren Ende an eine schematisch angegebene Antriebseinheit 12 angeschlossen, von der eine im Sinne des Doppelpfeiles 13 hin und her verschiebbare und durch den Tragisolator 11 hindurch führende Antriebstange 14 ausgeht. Am oberen Ende des Tragisolators 11 ist ein metallisches Getriebegehäuse 15 angeflanscht. Am Getriebegehäuse 15 sind auf dessen einen und auf dessen anderer Seite je zwei rohrförmige Isolatoren 16,18 bzw. 17,19 angeschlossen, die mit Anschlusskappen 20,22 bzw. 21,23 verschlossen sind.Die Anschlusskappe 20', an der der eine Anschluss leiter ( nicht dargestellt) zum Schalter 10 angeschlossen werden kann, ist über einen Leiter 24 mit der Anschlusskappe 22 elektrisch verbunden. Die Anschlusskappe 21, an der der andere Anschlussleiter zum Schalter 10 angeschlossen werden kann, ist über einen Leiter 25 mit der Anschlusskappe 23 elektrisch verbunden. Vom Getriebegehäuse 15 geht eine mit diesem elektrisch verbundene,

metallische Stützstrebe 26 aus, welche elektrisch mit dem Mittenanschluss 27 eines kapazitiven Spannungsteilers 28 verbunden ist und diesen an dieser Stelle abstützt. Die Endanschlüsse 30, 29 des Spannungsteilers sind elektrisch mit den Anschlusskappen 22 bzw.23 verbunden.

Die rohrförmigen Isolatoren 18, 19 umschliessen je eine Hauptschaltstelle 31 mit einem beweglichen Schaltstück 32 und einem festen, an der Innenseite der Anschlusskappe 22 (bzw. 23) befestigten Schaltstück 33, wie schematisch in Fig. 1 für den Isolator 18 dargestellt. Die rohrförmigen Isolatoren 16 und 17 dagegen umschliessen je eine Serieschaltung eines Einschaltwiderstandes 33 und einer Hilfsschaltstelle 34, die ihrerseits ein bewegliches Schaltstück 35 und ein festes Schaltstück 36 aufweist. An dem einen Ende des Einschaltwiderstandes 33 ist das feste Schaltstück 36 montiert,während das andere Ende des Einschaltwiderstandes an der Innenseite der Anschlusskappe 20 befestigt ist. Sinngemäss dasselbe gilt für die im Isolator 17 vorhandene Hilfsschaltstelle.

Anhand der Fig. 3 soll nun die mechanische Koppelung zwischen der Antriebsstange 14 einerseits und den bewegliehen Schaltstücken 32 sowie 35 andererseits erläutert werden, und zwar für die in den Isolatoren 18 und 16 vorhandenen Schaltstellen 31 bzw. 34. Für die Schaltstellen in den Isolatoren 19, 17 können die Elemente zur mechanischen Koppelung an die Antriebsstange 14 spiegelbildlich zu jenen der Fig. 3 angeordnet.und ausgebildet sein. In Fig. 3 ist die Ausschaltstellung dargestellt.

Am oberen Ende der Antriebsstange 14 ist bei 37 das eine

Ende einer Koppel 38 angelenkt, deren anderes Ende bei 39 an das freie Ende des einen Armes 40 eines Winkelhebels 41 angelenkt ist. Der Winkelhebel 41 sitzt drehfest auf einer im Gehäuse ortsfest angeordneten, jedoch drehbar gelagerten Welle 44. Am freien Ende des anderen Armes 42 des Winkelhebeis 41 ist bei 45 das eine Ende einer Koppel 46 angelenkt, deren anderes Ende bei 47 an das in nicht dargestellten Führungen geradlinig längsverschiebbar" geführte Schaltstück 32 angelenkt ist.

Auf der Welle 44 ist des weiteren eine gegenüber dem Winkelhebel 41 axial versetzt angeordnete Kurbel 43 aufgekeilt, die somit die gleichen Schwenkbewegungen ausführt wie der Winkelhebel 41. Am freien Ende der Kurbel 43 ist über ein Gelenkzapfen 66 das eine Ende einer Lasche 67 angelenkt, die andernends bei 68 an das eine Ende eines winkelhebelartig ausgebildeten Schwenkarmes 49 angelenkt ist, der seinerseits auf einem zur Welle 44 parallelen Zapfen 48 sitzt oder auf diesem schwenkbar gelagert ist. Am anderen Ende des Schwenkarmes 49 ist über eine zur Welle 44 und zum Zapfen 48 parallele Gelenkachse 50 eine Kurvenscheibe 51 angelenkt. Diese Kurvenscheibe 51 weist eine Kurvenbahn 52, beispielsweise in Form eines durchgehenden Schlitzes auf, die einen mittleren, kreisbogenförmigen und zur Achse 50 konzentrischen Abschnitt 53 aufweist, an den beiderends je ein geradliniger, nach der Achse 50 hinweisender Endabschnitt 54 bzw. 55 anschliesst. In diese Kurvenbahn 52 greift ein Folgeglied 56, z.B. in Form eines Zapfens, das an dem als Kontaktstift ausgebildeten beweglichen Schaltstück 35 der Hilfsschaltstrecke befestigt ist.

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Das Schaltstück 35 ist in nur schematisch angegebenen Führungen 57 längsverschiebbar geführt und wirkt mit seinem, dem festen Schaltstück 36 abgekehrten Ende (Fig. 3 links) mit einer an der Innenseite des Gehäuses 15 abgestützten Pufferfeder 58 zusammen. Eine weitere Pufferfeder 59 ist (in dieser Stellung des Schalters) lose verschiebbar um das Schaltstück 35 gewunden und zwar zwischen der im Fig. 3 rechts erscheinenden Führung 57 und einem am Schaltstück befestigten Anschlagbund 60.

An dem die Kurvenscheibe 51 tragenden Ende des Schwenkarmes 49 ist zu beiden Seiten der Achse 50 je eine Anschlagsschulter 61, 62 ausgebildet, die mit einem auf der Kurvenscheibe 51 selbst verankerten Anschlagstift 63 zusammenwirken. An diesem Anschlagstift 63 ist das eine Ende einer Zugfeder 64 eingehängt, deren anderes Ende am Arm 49 selbst, z.B. in einer auf der Verbindungslinie zwischen dem Zapfen 48 und der Achse 50 angeordneten Bohrung 65 oder an einem daselbst angeordneten Stift eingehängt ist. Damit kann an sich die Kurvenscheibe 51 in bezug auf den Arm 49 zwei stabile Lagen einnehmen, wobei die eine (in Ausschaltstellung) in Fig. 3 gezeigt ist und die andere gegenüber dieser Lage um ca. 180 im Uhrzeigersinn verdreht ist. In dieser anderen Lage steht der Anschlagstift 63 an der Schulter 61 an.

Nachstehend soll anhand der Fig. 3-6 der Bewegungsablauf bei den Schalthüben beschrieben werden. 30

Ausgehend von den in Fig. 3,4 (Ausschaltstellung) bewegt sich die Antriebsstange 14 bei einem Einschalthub im Sinne des Pfeiles 69 nach oben. Dadurch wird der Winkelhebel 41 und mit diesem die Kurbel 43 im Uhrzeiger-

sinn verschwenkt und das bewegliche Schaltstück 32 der Hauptschaltstelle nach rechts oben vorgeschoben. Dagegen wird der Schwenkarm49 wegen seiner winkelhebelartigen Ausbildung im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil 70, Fig. 4) verschwenkt. Die mit dem Anschlagzapfen 63 auf der Schulter 62 anstehende Kurvenscheibe '51 kann zunächst nur eine kreisbogenformige, um den Zapfen 48 verlaufende Bahn beschreiben, während das Folgeglied 56 wegen der Führungen 57 sich nur geradlinig bewegen kann. Somit wird das bewegliche, der Hilfschaltstelle zugeordnete Schaltstück 35 gemäss Fig. 4 zunächst nach rechts zum festen Schaltstück 36 hin verschoben. Dabei wandert das Folgeglied 56 im Abschnitt 53 der Kurvenbahn zunächst in Richtung auf den Endabschnitt 55 zu= Wenn der die Kurvenscheibe 51 tragende Teil des Schwenkarmes 49 im Zuge der Schwenkbewegung die zur Bewegungsrichtung des Schaltstückes 35 rechtwinklige Lage erreicht, befindet sich das Folgeglied 56 im Abschnitt

53 der Kurvenbahn am nächsten zum Endabschnitt 55. Bei der weiteren Verschwenkung wandert das Folgeglied 56 im Abschnitt 53 in Richtung auf den anderen Endabschnitt

54 bis die in Fig. 5 dargestellte Lage erreicht ist. Während allen Bewegungsphasen zwischen Fig. 4 und Fig.

5 ist das bewegliche Schaltstück 35 in Richtung auf das Schaltstück 36 vorgeschoben worden und ist mit diesem kurz vor Erreichen der in Fig. 5 dargestellten Lage in Eingriff gelangt. Gleichzeitig ist der Anschlagbund 60 auf die Pufferfeder 59 aufgetroffen und hat diese komprimiert. Nun übt diese Pufferfeder 59 auf das Schaltstück 35 und somit auch auf das Folgeglied 56 eine der Einschaltrichtung entgegengesetzte Kraft aus. Dementsprechend tritt nun das Folgeglied 56 in den Endabschnitt 54 der Kurvenbahn ein, wodurch das Schaltstück 35 seinerseits einen ersten Schritt in Richtung Ausschalt-

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Stellung ausführt, wodurch das Folgeglied 56 die Kurvenscheibe 51 dazu veranlasst, sich um die Kippachse 50 im Uhrzeigersinn (Pfeil 71, Fig. 5) zu verschwenken. Sobald im Zuge dieser Verschwenkbewegung der Kurvenscheibe 51 die Zugfeder 64 die Verbindungslinie zwischen der Mitte des Zapfens 48 und jener der Achse 50 kreuzt, kippt die Kurvenscheibe 51 im Uhrzeigersinn weiter bis der Anschlagzapfen auf die Anschlagschulter 61 auftrifft (vergleiche Fig. 6). Mit der Kippbewegung der Kurvenscheibe 51 geht eine weitere Bewegung des Schaltstückes 35 in Richtung Ausschaltstellung einher, so dass am Ende des Einschalthubes (Fig. 6) die Hilfsschaltstelle 34 wieder offen ist.

Beim Ausschalthub wird der Winkelhebel 41 durch die Abwärtsbewegung der Antriebsstange 14 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, wobei das bewegliche Schaltstück 32 der Hauptschaltstelle ausser Eingriff mit dem Schaltstück 33 gelangt. Gleichzeitig wird der Schwenkarm 49 im Uhrzeigersinn verschwenkt (Pfeil 72, Fig. 6), wodurch das Schaltstück 35 über das Folgeglied 56 und die Kurvenbahn 52 zunächst weiter vom Schaltstück 36 zurückgezogen wird. Kurz vor dem Ende des Ausschalthubes zwingt nun das in den Endabschnitt 55 eintretende Folgeglied 56 und die Wirkung der nun zusammengedrückten Pufferfeder 58 die Kurvenscheibe 51 dazu, in die in Fig. 4 dargestellte Lage zurück zu kippen, wobei das Schaltstück 35 wieder eine erste, kleine Bewegung in Richtung Schaltstück 36 ausführt.

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Claims (1)

1. Patentanwälte"
   Leinweber & iUhmzmana

   Rosental 7/11. Aufg.
   D=SOOO München 2

   Sprecher & Schuh AG, 5001 Aarau/Schweiz 19. August 1981

   Patentansprüche

   { l.j Hochspannungsschalter mit wenigstens einer Hauptschaltstelle (31), zu welcher eine Serieschaltung einer Hilfsschaltstelle (34) rr.it einem Einschaltwiderstand (33) parallel geschaltet ist, wobei beide Schaltstellen über je ein Hebelgetriebe (38,41,46; 38,41,43,67,49) an eine zwischen einer Einschalt- und Ausschaltstellung bewegbare Antriebsstange (14) gekoppelt sind, von welchen Hebelgetrieben das der Hauptschaltstelle

   (31) zugeordnete einen um eine ortsfest angeordnete Welle (44) verschwenkbaren, zweiarmigen Hebel (41) aufweist, der einerends an die Antriebsstange (14) und andernends an das bewegliche Schaltstück (32) der Hauptschaltstelle (31) gekoppelt ist, während das der Hilfsschaltstelle (34) zugeordnete Hebelgetriebe derart ausgebildet ist, dass bei einem Einschalthub zuerst die Hilfsschaltstelle (34) schliesst und diese sich am Ende des Einschalthubes wieder öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass das der Hilfsschaltstelle (34) zugeordnete Getriebe einen über den genannten zweiarmigen Hebel (41) angetriebenen Schwenkarm (49) aufweist, an dessen freiem Ende eine zwischen zwei stabilen Lagern um eine zur genannten Welle (44) parellele

   BAD ORIGINAL

   6.April 1981 /

   Sa:mb A 3873 CH

   Kippachse (50) kippbare Kurvenscheibe (51) mit einer Kurvenbahn angelenkt ist, in die ein am beweglichen Schaltstück (35) der Hilfsschaltstelle (34) befestigtes Folgeglied (56) eingreift. 5

   2. Hochspannungsschalter nach Patentanspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkarm (49)auf einem zur drehbar gelagerten Welle (44) parellelen Zapfen (48) sitzt, wobei der zweiarmige Hebel (41) drehfest auf der Welle (44) sitzt.

   3. Hochspannungsschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (52) einen im wesentlichen kreisbogenförmig und konzentrisch um die Kippachse (50) der Kurvenscheibe (51) verlaufenden Abschnitt (53) aufweist, an dessen Enden je ein gerader, radial zur Kippachse (50) der Kurvenscheibe (51) hin weisenden Endabschnitt (54, 55) anschliesst.

   4. Hochspannungsschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (52) durch einen durchgehenden Schlitz in der Kurvenscheibe (51) gebildet ist.

   5. Hochspannungsschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Schwenkarmes (49) auf der Höhe und zu beiden Seiten der Kippachse (50) der Kurvenscheibe (51) Anschlagsschultern (61,62) ausgebildet sind, die mit einem an der Kurvenscheibe (51) befestigten Anschlagstift (63) zusammwirken und damit die beiden stabilen

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   Lagen der Kurvenscheibe (51) bestimmen.

   6. Hochspannungsschalter nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkarm (49) das eine Ende und am Anschlagstift (63) das andere Ende einer Zugfeder (6 4) eingehängt ist, wobei die Verbindungslinie zwischen den EinhMngpunkten der Zugfeder (64) im Zuge der Kippbewegung der Kurvenscheibe (51) deren Kippachse (50) kreuzt." 10

   7. Hochspannungsschalter nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisbogenförmige Abschnitt (53) der Kurvenbahn (52) einen Umspannwinkel von etwa 90 aufweist, und dass die Kurvenschei-

   be (51) in bezug auf den Schwenkarm (49) um etwa 180° kippbar ist.

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