DE19727850C1 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit zwei entgegengesetzt antreibbaren Lichtbogenkontaktstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hochspannungs- Leistungsschalter und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung des Antriebsmechanismus anzuwenden, mit dem die zur Lichtbo­ genlöschung verwendeten Hilfskontakte in zueinander entgegen­ gesetzter Richtung angetrieben werden.

Bei Leistungsschaltern dieser Art sind die beiden, häufig als Lichtbogenkontaktstücke bezeichneten, einander koaxial gegen­ überstehenden Hilfskontakte koaxial von den beiden Dauer­ stromkontaktstücken umgeben, von denen das eine fest stehend angeordnet und das andere axial antreibbar ausgebildet ist. Derartige Leistungsschalter arbeiten in aller Regel mit einem gasförmigen Löschmittel, das im Schaltfall den Trennbereich der Kontaktstücke durchströmt und dessen Strömung durch spe­ zielle Druckräume und Düsen beeinflußbar ist. Hierzu dient u. a. eine Isolierstoffdüse, die innerhalb der Dauerstromkon­ taktstücke angeordnet ist und die Lichtbogenkontaktstücke um­ gibt und die sowohl mit dem antreibbaren Dauerstromkontakt­ stück als auch mit dem angetriebenen Lichtbogenkontaktstück fest verbunden ist.

Bei einem bekannten Leistungsschalter dieser Art (EP 0 313 813 B1) ist an der Isolierstoffdüse ein Antriebs­ element befestigt, das mittels eines Umlenkgetriebes die An­ triebsbewegung des angetriebenen Dauerstromkontaktstückes auch auf das zweite Lichtbogenkontaktstücke überträgt, und zwar derart, daß die beiden Lichtbogenkontaktstücke in entge­ gengesetzten Richtungen angetrieben werden. Hierzu ist das zweite Lichtbogenkontaktstücke in einem Gleitkontakt geführt. Bei dem bekannten Umlenkgetriebe ist das Antriebselement als Zahnstange ausgebildet, die über ein Zahnrad auf das eben­ falls als Zahnstange ausgebildete zweite Lichtbogenkontakt­ stück einwirkt. Die Antriebsbewegung der Isolierstoffdüse wird hierbei linear auf das entgegengesetzt angetriebene zweite Lichtbogenkontaktstück übertragen. - Alternativ kommt als Umlenkgetriebe auch ein Sperrwerk mit einem von den ange­ triebenen Kontaktstücken bewegten Gesperre und einem eine Druckfeder aufweisenden Spannteil in Betracht, welches nach Auslösung einer Klinke des Gesperres das entgegengesetzt be­ wegbare Lichtbogenkontaktstück impulsartig antreibt.

Bei einem anderen bekannten Leistungsschalter dieser Art kann als Umlenkgetriebe auch eine Schubkurbel verwendet werden, deren rotierendes Teil von dem Zahnrad gebildet wird, das von der mit der Isolierstoffdüse verbundenen Zahnstange antreib­ bar ist (EP 0 696 040 A1). Die lineare Bewegung der Zahnstan­ ge wird hierbei sinusförmig auf den zweiten Lichtbogenkontakt übertragen.

Die bekannten Umlenkgetriebe sehen entweder eine starre Kopp­ lung des zweiten, entgegengesetzt angetriebenen Lichtbogen­ kontaktstückes an die vollständige Hubbewegung des ersten an­ getriebenen Lichtbogenkontaktstückes oder eine nur vorüberge­ hende Kopplung mittels eines ungenau arbeitenden Gesperres vor.

Ausgehend von einem Hochspannungs-Leistungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Schutzanspruches liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, das Umlenkgetriebe so auszugestalten, daß es bei permanentem Formschluß zwischen antreibendem ersten Lichtbogenkontaktstück und entgegenge­ setzt angetriebenem zweiten Lichtbogenkontaktstück einen An­ trieb des zweiten Lichtbogenkontaktstückes auf nur einem Teil des Schalthubes des antreibenden ersten Kontaktstückes ermög­ licht und während dieser Antriebsphase das entgegengesetzt angetriebene zweite Lichtbogenkontaktstück an einer vorgebba­ ren Stelle ein ausgeprägtes Geschwindigkeitsmaximum durch­ laufen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das stangenartige Antriebselement aus einer Koppelstange mit einem quer zur Schubrichtung angeordneten Zapfen besteht und daß das Umlenkgetriebe einen zweiarmigen, zwei stabile Endstellungen aufweisenden Steuerhebel aufweist, von dessen beiden Enden das eine zur kulissenartigen Führung des Zapfens gabelartig gestaltet und das andere Ende über ein Pendelele­ ment an das zweite Lichtbogenkontaktstück angelenkt ist. Bei diesem Pendelelement kann es sich um einen Pleuel oder um ei­ nen Zapfen handeln, der in ein Langloch am zweiten Lichtbo­ genkontaktstück eingreift.

Eine derartige Ausgestaltung des Umlenkgetriebes zeichnet sich durch die Verwendung weniger, einfacher und leichter Teile aus, so daß das Umlenkgetriebe eine geringe Masse auf­ weist und eine in sich geschlossene Baugruppe darstellt, die flach ausgebildet werden kann und daher die in dem festste­ henden Dauerstromkontakt sich im Schaltfall ausbildende Strö­ mung des Isoliergases (Abgas) nicht behindert. Das Umlenkge­ triebe weist weiterhin ein sich während des Betätigungsvor­ ganges veränderndes Übersetzungsverhältnis auf, das nach Art einer Sinushalbwelle ausgebildet ist und im Maximum mehr als 1 : 1 betragen kann, d. h. das entgegengesetzt angetriebene zweite Lichtbogenkontaktstück kann während der entscheidenden Phase des Ausschaltvorganges (Phase der Kontakttrennung und des zunehmenden Kontaktabstandes) mit einer größeren Ge­ schwindigkeit bewegt werden als das erste Lichtbogenkontakt­ stück. Hierzu ist das Umlenkgetriebe zweckmäßig so ausgebil­ det, daß die Koppelstange in einer am feststehenden Dauer­ stromkontakt befestigten Führungsbahn geführt ist, daß der Drehpunkt des zweiarmigen Steuerhebels zwischen der Schub­ stange und der Achse des zweiten Lichtbogenkontaktstückes liegt und ebenfalls mit dem feststehenden Dauerstromkon­ taktstück verbunden ist, daß weiterhin der zweiarmige Steuer­ hebel in seinen stabilen Endstellungen schräg zur Schubstange und zur Achse des zweiten Lichtbogenkontaktstückes verläuft, daß darüber hinaus das gabelartig gestaltete Ende des Steuer­ hebels zwischen den beiden Zinken mit einer länglichen, mau­ lartigen Ausnehmung versehen ist und daß der an dem anderen Ende des Steuerhebels angeordnete weitere Zapfen ebenfalls quer zur Schubrichtung der Koppelstange angeordnet ist, wobei das Langloch, in das dieser Zapfen eingreift, sich in einem am zweiten Lichtbogenkontaktstück angeordneten Kopfteil be­ findet, das seinerseits in dem mit dem feststehenden Teil des Gleitkontaktes verbundenen Gleitlager axial geführt ist. - Die gabelartige Gestaltung des einen Endes des Steuerhebels kann dabei bezüglich der maulartigen Ausnehmung so ausgeführt werden, daß die Einleitung und Ausleitung der Axialbewegung in das bzw. aus dem zweiten Lichtbogenkontaktstück schlagfrei erfolgt. - Um bei möglichst gedrängter Bauweise eine sichere Führung des Steuerhebels in seinen drei Positionen "Aus-Stel­ lung", "Bewegungsphase" und "Ein-Stellung" zu gewährleisten, weist in Weiterbildung der Erfindung die Schubstange eine Gleitbahn auf, die mit einer den Schwenkbereich des gabelar­ tig gestalteten Endes des Steuerhebels freigebenden Ausneh­ mung versehen ist, und sind die beiden Zinken des gabelartig gestalteten Endes des Steuerhebels außen mit Abflachungen zur Anlage des Steuerhebels an den Boden der Schubstange in den beiden Endstellungen des Steuerhebels zu versehen. Zur Stabi­ lisierung dieser beiden Endstellungen sind zweckmäßig weiter­ hin zwei am feststehenden Teil des Gleitlagers fixierte An­ schläge vorzusehen, an denen der Steuerhebel mit jeweils ei­ ner seiner Abflachungen zur Anlage kommt. Dadurch ist ein Überschwingen des Steuerhebels nach Beendigung des Eingriffes zwischen Zapfen und gabelartigem Ende des Steuerhebels ausge­ schlossen.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Umlenkgetriebes ist in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 die Zuordnung des Umlenkgetriebes zu dem feststehenden Dauerstromkontaktstück des Hochleistungsschalters, und zwar in der einen Endstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Umlenkein­ richtung und

Fig. 3 bis 5 das Umlenkgetriebe in zwei Zwischenstel­ lungen und der anderen Endstellung des Steuerhebels.

Fig. 1 zeigt in Anlehnung an Fig. 2 der EP 0 313 813 B1 ausschnittsweise den feststehenden Dauerstromkontakt 5 eines Hochspannungsleistungsschalters, in den von links das axial antreibbare Dauerstromkontaktstück 4 mit der daran befestig­ ten Isolierdüse 8 und dem ersten, axial antreibbaren Lichtbo­ genkontaktstück 9 hineinragt. Dabei zeigt die Figur in der unteren Hälfte die Einschaltstellung des antreibbaren Dauer­ stromkontaktstückes 4 und in der oberen Hälfte die Position der Isolierdüse 8 in der Ausschaltstellung. - In der Ein­ schaltstellung umgibt die Isolierdüse 8 auch das entgegenge­ setzt angetriebene zweite Lichtbogenkontaktstück 7. An der Isolierdüse 8 ist das stangenartige Antriebselement 27 befe­ stigt, das hier nicht als Zahnstange sondern als Koppelstange ausgebildet ist und zum Antrieb eines Umlenkgetriebes einen Zapfen 28 aufweist, der quer zur Schubrichtung der mit einem U-förmigen Querschnitt versehenen Koppelstange 27 angeordnet ist. Die Koppelstange kann auch einen L- oder T-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei jeweils ein Querschnittsteil ei­ ne Gleitbahn zur Führung der Koppelstange bildet. Beim Aus­ führungsbeispiel bildet der Boden 34 des U-förmigen Quer­ schnittes die Gleitbahn.

Abweichend von der bekannten Konstruktion ist gemäß Fig. 2 die Koppelstange 27 in zwei Lagerwangen 31 geführt, die Teil eines Gehäuses 30 sind. Dieses Gehäuse ist an einer Kontakt­ brücke 32 befestigt, welche an dem feststehenden Dau­ erstromkontaktstück 5 befestigt ist und das feststehende Teil 33 eines rohrförmigen Gleitkontaktes trägt, in dem das entge­ gengesetzt antreibbare zweite Lichtbogenkontaktstück 7 über Kontaktlamellen kontaktiert ist. Das zweite Lichtbogenkon­ taktstück 7 ist an seinem der Lichtbogenschaltstrecke abge­ wandten Ende mit einem flachen Kopf 13 versehen, der in zwei von den Lagerwangen 31 gebildeten Gleitbahnen 35 des Gehäuses 30 geführt ist. - Der flach ausgebildete Kopf 13 ist mit ei­ nem vertikal zur Koppelstange 27 verlaufenden Langloch 12 versehen.

In dem Gehäuse 30 ist auf einer vertikal zur Zeichenebene verlaufenden Achse 38 ein zweiarmiger Steuerhebel 10 gela­ gert, der an seinem einen Ende gabelförmig gestaltet und an seinem anderen Ende mit einem Zapfen 11 versehen ist. Der Zapfen 11 greift in das Langloch 12 am Kopf 13 ein. Das ga­ belseitige Ende weist zwei Zinken 16 und 17 auf, die eine maulartige Öffnung 18 umschließen, in die der Zapfen 28 der Koppelstange 27 eingreifen kann. Die beiden Zinken 16 und 17 sind außen mit einer Anlagefläche 19 bzw. 20 versehen, mit denen der Steuerhebel 10 - in Abhängigkeit von seiner Stel­ lung - zur Anlage an den Boden 34 des U-förmigen Quer­ schnittsprofils der Koppelstange 27 kommt. Durch Anschläge 36 und 37 im Gehäuse 30 ist dabei gewährleistet, daß der Steuer­ hebel 10 in der jeweiligen Anlageposition verharrt. Die bei­ den Anlagepositionen stellen Endpositionen dar, zwischen de­ nen der Steuerhebel 10 unter der Wirkung des Zapfens 28 be­ wegt wird. Damit das gabelartige Ende hierbei eine Drehbewe­ gung um die Achse 38 ausführen kann, ist die Koppelstange 27 im Boden 34 des U-förmigen Querschnittes mit einem länglichen Schlitz 29 versehen.

Bei einer Ausschaltbewegung durchläuft die Koppelstange 27 und damit der Zapfen 28 ausgehend von der in Fig. 1 darge­ stellten Position kontinuierlich verschiedene Zwischenposi­ tionen, von denen die Fig. 2 und 3 diejenigen darstellen, die der Kopf 13 und damit der zugehörige entgegengesetzt an­ getriebene Lichtbogenkontaktstück 7 kurz vor und kurz nach Erreichen des Geschwindigkeitsmaximums einnehmen, und Fig. 5 die andere Endstellung des Steuerhebels 10. Im Anschluß an die Position gemäß Fig. 5 kann sich die Koppelstange noch weiter nach links bewegen, ohne daß der Steuerhebel 10 seine Position verändert.

Claims (4)

1. Hochpannungs-Leistungsschalter mit einem ersten, axial an­ treibbaren und einem zweiten, feststehenden Dauerstromkon­ taktstück und mit einem ersten und einem zweiten von den Dau­ erstromkontaktstücken koaxial umgebenden Lichtbogenkontakt­ stück, die einander koaxial gegenüberstehen, sowie mit einer Isolierstoffdüse, die sowohl mit dem ersten antreibbaren Dau­ erstromkontaktstück als auch mit dem ersten Lichtbogenkon­ taktstück fest verbunden ist, bei dem zum Antrieb der beiden Lichtbogenkontaktstücke in entgegengesetzten Richtungen die Antriebsbewegung des an­ treibbaren Dauerstromkontaktstückes durch ein an der Isolier­ stoffdüse befestigtes, stangenartiges, parallel zum zweiten Lichtbogenkontaktstück verlaufendes Antriebselement mittels eines Umlenkgetriebes auf das in einem Gleitkontakt geführte zweite Lichtbogenkontaktstück übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das stangenartige Antriebselement aus einer Koppelstange (27) mit einem quer zur Schubrichtung angeordneten Zapfen (28) besteht
und daß das Umlenkgetriebe einen zweiarmigen, zwei stabile Endstellungen aufweisenden Steuerhebel (10) aufweist, von dessen beiden Enden das eine zur kulissenartigen Führung des Zapfens gabelartig (16, 17) gestaltet und das andere über ein Pendelelement (11, 12) an das zweite Lichtbogenkontakt­ stück (7) angelenkt ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendelelement aus einem weiteren Zapfen (11) am ande­ ren Ende des Steuerhebels (10) und einem Langloch (12) am zweiten Lichtbogenkontaktstück (7) besteht, in das der Zapfen (11) eingreift.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Koppelstange (27) in einer am feststehenden Dauer­ stromkontakt (5) befestigten Führungsbahn (31) geführt ist,
daß der Drehpunkt (38) des zweiarmigen Steuerhebels (10) zwi­ schen der Koppelstange (27) und der Achse des zweiten Licht­ bogenkontaktstückes (7) liegt und ebenfalls mit dem festste­ henden Dauerstromkontaktstück (5) fest verbunden ist,
daß der zweiarmige Steuerhebel (10) in seinen stabilen End­ stellungen schräg zur Koppelstange (27) und zur Achse des zweiten Lichtbogenkontaktstückes (7) verläuft,
daß das gabelartig gestaltete Ende des Steuerhebels (10) zwi­ schen den beiden Zinken (16, 17) mit einer länglichen, maulartigen Ausnehmung (18) versehen ist
und daß der weitere Zapfen (11) ebenfalls quer zur Schubrich­ tung der Koppelstange (27) angeordnet ist.

4. Hochleistungsschalter nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Koppelstange (27) eine Gleitbahn (34) aufweist, die mit einer den Schwenkbereich des gabelartig gestalteten Endes des Steuerhebels (10) freigebenden Ausnehmung (29) versehen ist
und daß die beiden Zinken (16, 17) des gabelartig gestalteten Endes des Steuerhebels (10) außen mit Abflachungen (19, 20) zur Anlage des Steuerhebels (10) an der Gleitbahn (34) der Koppelstange in den beiden Endstellungen des Steuerhebels (10) versehen sind.