DE3726739A1

DE3726739A1 - Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung insbesondere fuer vakuumschalter in einfach- oder zweifach-reihen-anordnung

Info

Publication number: DE3726739A1
Application number: DE19873726739
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof Dr Techn Slamecka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-08-07
Filing date: 1987-08-07
Publication date: 1988-03-03
Also published as: DE3726739C2

Description

Gegenstand und Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Druckes zwischen den geschlossenen Kontakten eines Schalters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Anwendungsgebiet liegt hauptsächlich bei Vakuumschaltern.

Stand der Technik

Kontaktdruckerzeugungsvorrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1 sind aus verschiedenen Druckschriften bekannt geworden:.
In der Druckschrift DE-OS 27 17 958 wird der elastische Körper durch eine Schraubenfeder realisiert, die zwischen einer "Antriebsstange" als Bauelement des Systems zur Übertragung der Antriebskraft an den bewegbaren Kontakt und einem "Hebelarm" als Bauelement des Antriebs angeordnet ist.
Die Druckschrift DE-OS 27 02 962 zeigt den elastischen Körper ebenfalls als eine Schraubenfeder ausgebildet, die zwischen einem an den Kontakt stab angebrachten "Anschlag" und einem "Rollenstössel" angeordnet ist; auf letzteren wirkt eine Kurvenscheibe ein.
Durch einen Stapel aus Tellerfedern realisiert, befindet sich der elastische Körper gemäß Druckschrift DE-PS 24 05 149 zwischen einem auf das bewegliche Schaltstück einwirkenden Hebel und einer mit dem Schalterantrieb gekuppelten Betätigungsstange.
Um ein schwenk- und verschiebbares Koppelglied im Kraftübertragungssystem windet sich der wieder als Schraubenfeder dargestellte elastische Kör per gemäß E-A 1 72 986; Koppelglied und Schraubenfeder sind zwischen Kontaktstab und Antriebsstange angeordnet.

Den vorstehend genannten Kontaktdruckerzeugungsvorrichtungen ist gemein sam, daß die zugehörigen elastischen Körper unmittelbar in das System der Kraftübertragung vom Antrieb an den Kontakt eingereiht und damit auch mechanisch verbunden sind. Dementsprechend geht der elastische Körper mit seiner Gesamtlänge in die baulichen Abmessungen des Kraft übertragungssystems ein. Ebenso geht er in dieses System mit seiner Gesamtmasse ein, die beim Schalten einmal zu beschleunigen und dann wieder abzubremsen ist.

Sind alle diese Kontaktdruckerzeugungsvorrichtungen für jeweils ein zelne Vakuumschaltgehäuse bestimmt, so liegt gemäß Druckschrift DE-OS 33 00 979 eine solche Vorrichtung für zwei elektrisch und mechanisch in Reihe geschaltete Vakuum-Schaltgehäuse vor. Nach dieser Druck schrift sind zwei Kontaktdruckfedern als Schraubenfedern außerhalb der Mittelachsen der zugehörigen nur teilweise dargestellten Schaltgehäuse angeordnet und besitzen ein gemeinsames verschiebbares Widerlager. Je ein zweiarmiger Hebel verbindet die freien Federenden mit den als verschiebbare Drehpunkte dienenden Kontaktstäben sowie mit dem gemein samen Antrieb.

Die bereits an früherer Stelle genannten Merkmale der Kontaktdrucker zeugungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik sind prinzipiell auch hier auffindbar. Hinzu kommt, daß für diese spezielle Kontaktdrucker zeugungsvorrichtung zumindest wesentliche Bauteile aus der Serienfer tigung von Kontaktdruckerzeugungsvorrichtungen für einzelne Vakuum schaltgehäuse nicht übernommen werden können.

Aufgabe der Erfindung

Die Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung soll insbesondere für Vakuumschal ter in den Abmessungen erheblich verkleinert und in der Konzeption er heblich vereinfacht werden.

Darüberhinaus sollen zumindest die wesentlichen Bauelemente der Kontakt druckerzeugungsvorrichtungen für einzelne Vakuumschaltgehäuse bei Kontakt druckerzeugungsvorrichtungen für zwei elektrisch und mechanisch in Reihe oder parallel geschaltete Schaltgehäuse übernommen werden können.

Aufgabenlösung und erzielbare Vorteile

Die vorstehend angeführte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierten und anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläuterten Erfindungsmerkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Die Vorteile, die von der Lösung der Aufgabe angeboten werden, sind bereits aus der Zielrichtung der Aufgabenstellung erkennbar.

Ausführungsbeispiele

Die zugehörigen, anschließend angeführten Figuren zeigen folgendes:

Fig. 1 Schaltgehäuse mit Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung im ausgeschalteten Zustand.

Fig. 2 Anschlag und Führungsplatte.

Fig. 3 Schaltgehäuse mit Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung im eingeschalteten Zustand.

Fig. 4 Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung für zwei in Reihe geschaltete Schaltgehäuse.

Im teilweise geschnittenen Schaltgehäuse (1) vom Einfachdurchführungstyp, Fig. 1, sieht man den bewegbaren Kontaktkörper (3) gegenüber dem fest stehenden Kontaktkörper (2) mit den zugehörigen Stromleiterbolzen (5) bzw. (4) im ausgeschalteten Zustand. Der Stromübergang vom bewegbaren Stromleiterbolzen auf den feststehenden Stromleitkörper (6) mit dem daran angeordneten Stromanschluß (7) erfolgt im Inneren des Durchführungsisola tors (9). An dem daher nicht sichtbaren Ende des Stromleiterbolzens ist die Verlängerung (10) angeordnet; sie reicht durch eine Führungs-Bohrung in das Gehäuse (22). Zu den wenigen bewegbaren Bauelementen dieser Kontakt druckerzeugungsvorrichtung (12) gehört der schwenkbar angeordnete Koppel stab (13). An einem Ende ist dieser Stab durch den Bolzen (14) gelenkig mit der Verlängerung (10) verbunden; am anderen Ende ist der Lagerbolzen (15) durchgesteckt als Lager für je eine Rolle (16) zu beiden Seiten des Flach stabs. Die Gabel (17) an der Antriebsstange (19) umfaßt die Rollenanord nung von außen. Beim Schalten laufen die Rollen über die schief in der Gehäuserückwand eingespannte Blattfeder (20). Das Gehäuse ist an einer nicht dargestellten Stützer-Armatur befestigt.

Der Ausschalthub wird durch den Anschlag (23) an der Platte (24), Fig. 2, begrenzt. Die beiden Längsspalte in der Platte geben den Gabelenden eine Führung. An der Platte (24) läßt sich auch noch ein schienenartiger An satz anbringen, auf den die Rollen beim Ausschalten auflaufen.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, schließen Stromleiterbolzen-Verlänge rung (10) und Antriebsstange (19) etwa einen rechten Winkel ein. Es ist aber auch möglich, die Antriebsstange etwa parallel zur Schaltgehäuseachse anzuordnen. Dazu bedarf es eines in der Fig. 1 nur prinzipiell angedeuteten Hebelarms (26), der mit ei nem Ende etwa in der Mitte des Koppelstabs (13) befestigt ist. An sei nem anderen Ende ist in einer Gelenkverbindung (27) die zur Schalt gehäuseachse etwa parallel verlaufende Schaltstange (19 a) angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt die Kontaktkörper (2, 3) im eingeschalteten Zustand; dabei sind die Konstruktionsteile bis auf ihre geänderte Lage dieselben geblieben. Daher genügt es, im wesentlichen nur diejenigen Bauteile mit Bezugszeichen zu versehen und zu erläutern, die eine Lageänderung er fahren haben. Die Lageänderung bewirkt die Antriebsstange (19) unter der Wirkung der nicht dargestellten Einschaltfeder, indem sie mit der Gabel (17) die Rollen (16) und damit das Ende des Koppelstabs (13) nach links drückt. Dabei laufen die Rollen zunächst wie auf einer schiefen Ebene über die Blattfeder-Oberfläche und der Koppelstab bringt das be wegbare Schaltstück (10, 5, 3) in die Einschaltstellung. Sobald sich die Kontaktkörper berühren, beginnt sich der Koppelstab beim weiteren Aufrollen auf der Blattfeder gegen diese zu stemmen, so daß sie gespannt wird. Voraussetzung dafür ist, daß die Länge des Koppelstabs (13) von Mitte Lagerbolzen (14) bis Mitte Lagerbolzen (15) plus Radius Rolle (16) gleich oder größer ist als die axiale Entfernung Mitte Lagerbolzen (14) bis Blattfeder-Oberfläche. Das Koppelglied setzt seine Schwenkbewegung fort, bis seine Mittellinie auf der Blattfeder etwa senkrecht steht. Eine Schwenkung über diese Totpunktlage hinaus verhindert der Anschlag (21) an dem Führungskörper (24). Der Kontaktdruck, den die Blattfeder ausübt, ergibt sich durch ihre Auslenkung in Verbindung mit der Federkonstante. Durch Wahl des Rollen-Druckpunkts bei gegebener Blattfedereinspannung, durch Wahl der Blattfeder-Wandstärke, Anzahl der parallel angeordneten Blattfedern und durch Wahl des Blattfeder-Materials und Profils bestehen viele Möglichkeiten, den Kontaktdruck an die Nennwerte von Dauer- und Kurzschlußstrom eines Schaltgehäuses optimal anzupassen.

Die geringe axiale Baulänge des Ensembles Schaltgehäuse und Kontaktdruck erzeugungsvorrichtung ist zu einem erheblichen Teil auf die kleinen Ab messungen dieser Vorrichtung zurückzuführen; zu einem nicht vernachlässi genden Teil ist jedoch daran auch beteiligt, daß der Stromübergang vom bewegbaren Stromleiterbolzen (5) auf den feststehenden Stromleitkörper (6) noch innerhalb des Durchführungsisolators (9) erfolgt; die so ermöglich te anschließende Parallelführung von Stromableitung (6) und Kontakt betätigung (10) ermöglicht kurze Anschlußverbindungen.

Falls die Antriebsstange (19) als Variante (19 a) parallel zur Schalt gehäuseachse angeordnet wäre, nähme im eingeschalteten Zustand der He belarm (26) die gestrichelt gezeichnete Lage ein.

Für die Kontaktdruckerzeugung bei zwei mechanisch und elektrisch in Rei he geschalteten Schaltgehäusen (1, 1 a) sind zwei Kontaktdruckerzeugungs vorrichtungen (12, 12 a) in einem gemeinsamen Gehäuse (40) untergebracht, Fig. 4 Elektrisch verbindet die Schaltgehäuse der Stromleitbügel (41).

In den Schaltgehäusen befinden sich die gleichfalls nicht dargestellten Kon takte im ausgeschalteten Zustand entsprechend Fig. 1. Die Kontaktdruck erzeugungsvorrichtungen (12, 12 a) sind hinsichtlich der wesentlichen Bauelemente identisch mit solchen für einzelne Schaltgehäuse, wie sie in den Fig. 1 und 2 bereits erläutert wurden. Adaptiert werden mußte nur der Antrieb: an die Stelle der starren Gabel (17) in den obengenann ten Figuren sind hier je zwei mit den Bolzen (30, 30 a) gelenkig angeord nete, an den anderen Enden mit Rollen (16, 16 a) versehene Verbindungs stäbe (29, 29 a) vorgesehen. Die Bolzen (30, 30 a) sind an dem etwa T-för migen Träger (34) am Ende der Isolierstoff-Antriebsstange (19) gelagert. An dem T-Träger ist auf der dem Betrachter abgewandten Seite ein Zapfen angebracht. Dieser Zapfen gleitet in dem horizontalen Führungsspalt (31) des seitlich an dem Gehäuse angeordneten plattenförmigen Bauelements (32). An der Platte (32) sind desweiteren die Platten (33;33 a) mit nicht dar gestellten Spalten zur Führung der Verbindungsstäbe (29, 29 a) angebracht; außerdem dienen diese Platten als Anschläge für die Rollen (16, 16 a) beim Ausschalten; ausgeführt sind sie analog zu der schon in Fig. 2 gezeigten Anschlag- und Führungsplatte.

Die Antriebstange (19) läßt sich in einer nicht dargestellten Ausführungs variante auch etwa parallel zu den Schaltgehäuseachsen anordnen und betätigen. Die dann mit dieser Schaltstange weiter gelenkig verbundenen Stäbe (29, 29 a) bewegen sich in diesem Fall mit ihren Lagerbolzen (30, 30 a) in einem gleichfalls nicht dargestellten etwa vertikal verlaufenden Führungsspalt in der entsprechend geänderten Platte (32).

Hinweis: Bei Reihenschaltung der Schaltgehäuse und nebeneinander angeord neten Kontaktdruckerzeugungsvorrichtungen läßt sich die Bauhöhe des Ge häuses (40) gegenüber Fig. 4 auf etwa die Hälfte verkleinern.

Claims

1. Kontaktdruckerzeugungseinrichtung insbesondere für Vakuumschalter in Einzel- oder Zweifach-Reihen- Anordnung, mit:

a) einem Schaltgehäuse (1), in dem axial fluchtend zwei Kontaktkörper (2, 3) an einem feststehenden (4) und an einem bewegbaren (5) Strom leiterbolzen angeordnet sind und das mit einem zweiten Schaltge häuse (1 a) elektrisch und mechanisch in Reihe oder parallel geschaltet sein kann;
b) einem System untereinander gelenkig verbundener Bauelemente zur Übertragung der Antriebskraft vom Schalterantrieb an den bewegbaren Kontakt, in welches ein während des Einschaltvorganges spannbarer, auf den bewegbaren Kontakt einwirkender elastischer Körper (20) durch mechanische Verbindung eingereiht ist;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

c) der elastische Körper (20) ist außerhalb des Systems aneinanderge reihter miteinander gelenkig verbundener Bauelemente zur Übertragung der Kraft des Schalterantriebs an den bewegbaren Kontaktkörper (3) angeordnet und mit diesem System mechanisch nicht verbunden;
d) sobald der bewegbare Kontaktkörper (3) den feststehenden Kontakt körper (2) berührt, spannt ein Bauelement (13) des Kraftübertragungs systems den elastischen Körper, in dem es sich gegen diesen stemmt;
e) die Kraft des gespannten elastischen Körpers wird durch das spannende Bauelement (13) an den bewegbaren Kontaktkörper (3) übertragen zur Erzeugung des Kontaktdrucks zwischen diesem Kontaktkörper und dem feststehenden Kontaktkörper (2).

2. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
das sich gegen den elastischen Körper (20) stemmende Bauelement des Kraftübertragungssystems ist als ein am Ende des bewegbaren Stromleiterbolzens (5) oder einer daran angebrachten Verlängerung (10) gelenkig angebrachter Koppelstab (13) ausgebildet.

3. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Oberfläche des elastischen Körpers (20) weist eine solche Neigung auf, daß der Koppelstab (13) darauf gegen Ende seiner Spann bewegung eine Totpunktlage einnimmt.

4. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 2, 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
an einem Ende des Koppelstabs (13) ist ein Rollenkörper angeordnet, der sich während des Schaltvorgangs entlang der Oberfläche des elastischen Körpers bewegt und die Reibung verkleinert.

5. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
das sich gegen den elastischen Körper (20) stemmende Bauelement des Kraftübertragungssystems ist als eine am Ende des beweg baren Stromleiterbolzens (5) oder einer daran angebrachten Verlän gerung (10) drehbar gelagerte Kurvenscheibe ausgebildet, deren Außenrand mit veränderlichem Radius auf den elastischen Körper einwirkt.

6. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der auf den elastischen Körper (20) einwirkende Außenrand der Kurven scheibe ist derart geformt, daß diese darauf gegen Ende ihrer Spann bewegung eine Totpunktlage einnimmt.

7. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 5, 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
an einem Teil des Randes der Kurvenscheibe oder an einem Teil der Oberfläche des elastischen Körpers ist mindestens ein Rollenkörper zur Verkleinerung der Reibung angeordnet.

8. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der elastische Körper wird durch eine Anordnung von mindestens einer Blattfeder (20) realisiert.

9. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
die Blattfeder (20) ist in einem Gehäuse (22) derart angeordnet, daß ihre Ebene die Längsachse des Schaltgehäuses (1) kreuzt.

10. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der elastische Körper (20) wird durch einen steifen, federnd gelagerten Körper realisiert.

11. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 10, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
das federnde Lager wird durch mindestens eine Schraubenfeder realisiert.

12. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 10, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
das federnde Lager wird durch mindestens eine Tellerfeder realisiert.

13. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der elastische Körper wird durch eine Anordnung von mindestens einer Blattfeder (20) realisiert, bei welcher der eine Endbereich einge spannt und der nicht eingespannte Bereich zumindest teilweise federnd gelagert ist.

14. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
für die Erzeugung des Kontaktdrucks zwischen den Kontaktkörpern von zwei mechanisch und elektrisch in Reihe oder parallel ge schalteten Schaltgehäusen (1, 1 a) sind die zugehörigen Kontakt druckerzeugungsvorrichtungen (12, 12 a) in einem gemeinsamen Gehäuse (40) räumlich übereinander, Fig. 4, oder nebeneinander angeordnet.

15. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) sowohl bei einzelnen als auch bei in Reihe oder parallel geschalteten Schaltgehäusen (1; 1 a) erfolgt der Stromübergang vom bewegbaren Strom leiterbolzen (5) auf den feststehenden Stromleiterbolzen (6; 6 a) im Inneren des Durchführungsisolators (9; 9 a);
b) der bewegbare Stromleiterbolzen (5) steht aus dem Durchführungsisolator nicht hervor und besitzt an seinem Ende eine Verlängerung (10;10 a), an der das Bauelement (13; 13 a) für das Spannen des elastischen Körpers (20; 20 a) gelenkig oder drehbar angeordnet ist.

16. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
sowohl bei einzelnen als auch bei in Reihe oder parallel geschalteten Schaltgehäusen (1; 1 a) ist im Bereich zwischen Anschlagplatte (24; 32) und Antriebsstange (19) eine während des Einschaltvorganges spann bare Feder angeordnet, die den gegebenenfalls nachfolgenden Aus schaltvorgang bewirkt.

17.Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 1, 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
sowohl bei einzelnen als auch bei in Reihe oder parallel geschalteten Schaltgehäusen (1; 1 a) ist im Bereich zwischen Stirn des Durchführungs isolators (9; 9 a) und Kurvenscheibe der Stromleiterbolzen (5) oder seine Verlängerung (10; 10 a) von einer während des Einschaltvorgangs spannbaren Druckfeder umgeben, die den gegebenenfalls nachfolgenden Ausschaltvorgang bewirkt.

18. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) mindestens ein elastischer Körper (20) ist hauptsächlich seitlich des bewegbaren Stromleiterbolzens (5) oder der Verlängerung (10) so angeordnet, daß er diese Bauelemente berührt und dabei seine Federkraft auf sie ausgerichtet ist;
b) der bewegbare Stromleiterbolzen oder seine Verlängerung weisen hauptsächlich in Längsrichtung ein derartiges Profil auf, daß wäh rend des Einschaltens spätestens bei Berührung der Kontaktkörper (2, 3) durch die Einwirkung der Federkraft des elastischen Körpers auf dieses Profil eine Kraftkomponente in Einschaltrichtung ent steht.

19. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 18, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der elastische Körper ist durch mindestens einen, federnd gelager ten kugelförmigen Körper realisiert.

20. Kontaktdruckerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 18, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
der elastische Körper ist durch mindestens einen, federnd gela gerten rollenförmigen Körper realisiert.