DE3901712A1 - Vakuumschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Vakuumschalter dieser Art (EP-OS 01 15 739) sind in spiegelbildlichem Aufbau zwei Vakuumschaltkammern angeordnet, deren zur Betätigung eines verstellbaren Schaltkontaktes dienende Stellbolzen aufeinander zu gerichtet sind. Die Stellbolzen sind jeweils mit einem inneren Gelenkpunkt eines zweiarmigen Hebels verbunden, von welchem jeweils ein Hebelarm mit einem gemeinsamen Kniehebelantrieb in Verbindung steht. Dem Kniehebelantrieb kann dabei gleichzeitig je eine Kontaktdruckfeder zugeordnet sein, wenn der zweite Hebelarm jedes Hebels starr gelagert ist. Den zweiten Hebelarm kann jedoch auch die jeweilige Kontaktdruckfeder zugeordnet sein. In beiden Fällen sind die zweiten Hebelarme mit einer Einstellvorrichtung verbunden, mittels welcher eine Justierung der Stellbolzen gemeinsam ausführbar ist. Die bekannte Einstellvorrichtung wirkt gleichzeitig auf beide Schaltkammern, was den Einstellvorgang verlängert und schwieriger gestaltet. Außerdem ist die Befestigung der bekannten Einstellvorrichtung als eine durch Schlagbelastungen verschiebbare Schraubverbindung ausgeführt; es können also durch die Antriebseinrichtung und das Aufeinanderprallen der Schaltkontakte Verstellungen eintreten.

Am inneren Gelenkpunkt der beiden zweiarmigen Hebel bzw. den dort angelenkten Stellbolzen greift zusätzlich je eine Lenkerstange an, die am Traggestell wie im Bereich des inneren Gelenkpunkts schwenkbar gelagert ist und Querkräfte am jeweiligen Stellbolzen auffängt. Von Nachteil ist dabei jedoch, daß der innere Gelenkpunkt jeweils durch den Lenker bei der Axialverschiebung des zugehörigen Stellbolzens einen Kreisbogenabschnitt beschreibt. Hierdurch erfährt der starr mit dem Stellbolzen verbundene Schaltkontakt eine Taumelbewegung, die eine ungleichmäßige Belastung des mit dem Stellbolzen verbundenen Faltenbalges der Vakuumschaltkammer und damit verbundenen die Gefahr einer Beschädigung bewirkt und zusätzlich eine geneigte Annäherung des beweglichen Schaltkontaktes gegenüber dem ortsfesten Schaltkontakt der Vakuumschaltkammer bewirkt. Hierdurch wird das Schaltverhalten der Vakuumschaltkammern und die mechanische Lebensdauer nachteilig beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Vakuumschalter gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche die Bewegungsführung des Stellbolzens verbessert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

Bei einer Ausgestaltung eines Vakuumschalters gemäß der Erfindung ist der zur Betätigung des Stellbolzens vorgesehene zweiarmige Hebel in der dafür vorgesehenen Schiebeführung nur parallel zur Achsrichtung des Stellbolzens verschiebbar. Quer zu dieser Richtung beim Schaltvorgang auftretende Kräfte werden dadurch von der Schiebeführung vollkommen aufgefangen, so daß der Schaltkontakt frei von Querkräften gehalten wird und der Stellbolzen nur eine reine axiale Verschiebung ausführen kann. Dadurch wird auch über den gesamten Schaltweg bei der Annäherung des beweglichen Schaltkontaktes ein paralleler Spalt zwischen den Schaltkontakten aufrechterhalten. Die Schaltkontakte können so nicht in verkantetem Zustand beim Schaltvorgang gegeneinander schlagen, was Schwingungsbrüche vermeidet und Kontaktverschweißungen verhindert. Während der von der Antriebseinrichtung hervorgerufenen Bewegung des zweiarmigen Hebels kann sein gegenüberliegendes Ende durch eine Abstützung auf einem den Hub begrenzenden Anschlag die erforderliche Querbewegung gegenüber der Verschieberichtung des Stellbolzens ausführen. Dabei können sich diese Enden nach dem Schließen der Schaltkontakte bei der weiteren Verstellbewegung des zweiarmigen Hebels über die Antriebseinrichtung vom hubbegrenzenden Anschlag abheben. Vorzugsweise greift der Stellbolzen zwischen zwei parallel zueinander angeordnete Schiebeführungen, wobei ein mit dem Stellbolzen verbundener Führungsbolzen beidendig in den Schiebeführungen geführt ist. Es ist jedoch auch möglich, den Stellbolzen oder einen damit verbundenen Ansatz unmittelbar in einer achsengleichen Schiebeführung zu halten.

Vorzugsweise werden zwei Vakuumschaltkammern mit je einem zweiarmigen Hebel und zugehöriger Schiebeführung für den Stellbolzen in spiegelbildlicher Anordnung zueinander vorgesehen. Die beiden Hebel können dabei über je einen Hebelarm mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden sein, während zwischen den zweiten Hebelarmen eine einzige gemeinsame Kontaktdruckfeder ausreicht. Die Ausdehnung der Feder wird dabei durch axial wirkende den Hub begrenzende Anschläge begrenzt. Bei der spiegelbildlichen Anordnung von zwei Vakuumschaltkammern ist es jedoch auch möglich, an antriebsseitigen Hebeln getrennte Kontaktdruckfedern vorzusehen, so daß dann die davon abgewandten, zweiten Hebelarme lediglich quer zur Achsrichtung der Stellbolzen im Traggestell zwischen Anschlägen beweglich gehalten werden müssen. In jedem Fall kann einer oder beide Anschläge parallel zur Achsrichtung der Stellbolzen justierbar sein, um eine für die Schaltfunktionen wichtige gleichzeitige Berührung der Schaltkontakte in den beiden Vakuumschaltröhren einstellen zu können. Hierbei ergibt sich bei der Anwendung nur einer gemeinsamen Kontaktdruckfeder wegen des Fehlens eines Zwischenstützpunktes der Vorteil, daß in beiden Schaltkammern die gleiche Kontaktkraft auftritt und die Schaltkontakte sich gleichzeitig berühren oder trennen. Außerdem ergibt sich durch die Nutzbarkeit des gesamten Weges zwischen den Hebelarmen eine Feder mit flacher Kennlinie, die zudem eine Betätigung mit kleineren Antriebskräften ermöglicht. Die verstellbaren Anschläge oder Führungsstücke sind zusätzlich rüttelsicher befestigt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Prinzipskizzen verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Vakuumschalter mit spiegelbildlich angeordneten Vakuumschaltkammern und einer Antriebseinrichtung in Ausschaltstellung,

Fig. 2 den Vakuumschalter nach Fig. 1 bei gerade in Anlage gebrachten Schaltkontakten der Vakuumschaltkammern,

Fig. 3 den Vakuumschalter in der Einschaltstellung,

Fig. 4 den Vakuumschalter mit geänderter Antriebseinrichtung und

Fig. 5 einen Vakuumschalter mit in die Antriebsanordnung verlegten Kontaktdruckfedern.

Bei einem Vakuumschalter sind in einem bei 1 angedeuteten gemeinsamen Traggestell zwei separate Vakuumschaltkammern 2, 3 mit je einem feststehenden Schaltkontakt 4, je einem beweglichen Schaltkontakt 5 und mit je einem bewegbaren Stellbolzen 6 ausgerüstet. Die Stellbolzen 6 weisen aufeinander zu und liegen achsengleich in einer Flucht. Beim Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte 4, 5 werden die Stellbolzen 6 gegenläufig zueinander bewegt. Hierzu sind zweiarmige Hebel 7 vorgesehen, die in ihrem mittleren Bereich über einen inneren Gelenkpunkt bzw. einen dort vorgesehenen Führungsbolzen 8 gelenkig mit dem jeweiligen Stellbolzen 6 verbunden sind. Die Hebel 7 stehen mit ihren ersten Hebelarmen 9 über Koppelstangen 10 mit einem gemeinsamen Antrieb 11 in Verbindung, der als doppelarmiger Kurbeltrieb ausgebildet ist. Zwischen den gegenüberliegenden zweiten Hebelarmen greift eine gemeinsame Kontaktdruckfeder 13 an, welche die zweiten Hebelarme 12 über daran gelagerte Rollen 14 zu einstellbar am Traggestell 1 gehaltenen Anschlägen 15 drückt. Die Anschläge 15 sind an Stellschrauben 16 gehalten, welche in das Traggestell 1 eingedreht sind und zur Justierung dienen. Die Anschläge 15 bilden Führungsbahnen 24 für die Rollen 14 und lassen eine quer zur Achsrichtung der Stellbolzen 6 gerichtete Bewegung der Rollen 14 zu.

Die Führungsbolzen 8 sind zur Abstützung gegen Querverschiebung in Schiebeführungen 17 verschiebbar geführt, welche in mit dem Traggestell 1 ortsfest verbundenen Laschen vorgesehen sind. Die Schiebeführungen 17 verlaufen genau parallel zu der durch die Achsen der Stellbolzen 6 gegebenen Verschieberichtung, wobei die Führungsbolzen 8 in Achsrichtung spielfrei über Nutensteine oder Stützrollen in den Schiebeführungen 17 geführt sind. Vorzugsweise sind je Stellbolzen 6 zwei mit parallel zueinander verlaufenden Schiebeführungen ausgestattete Laschen so angeordnet, daß die Führungsbolzen zwischen diese Laschen ragt und der mit dem jeweiligen Stellbolzen 6 verbundene Führungsbolzen 8 beidendig in den betreffenden Schiebeführungen 17 geführt ist. Die Achsen der Schiebeführungen 17 und des zugehörigen Stellbolzens 6 liegen dabei in einer Ebene. Bei der Antriebsbewegung der doppelarmigen Hebel 7 können so die damit verbundenen Stellbolzen 6 nur exakt in ihrer Achsrichtung verstellt werden. Dadurch wird das Aufbringen von Torsions-, Pendel- und Biegemomenten auf den beweglichen Kontakt mit der Gefahr einer Beschädigung des Faltenbalges 18 in den Schaltkammern 2 und 3 sicher verhindert. Durch die exakte Führung der Schaltkontakte 4, 5 in Achsrichtung wird zudem eine Verbesserung der elektrischen Eigenschaften beim Schalten erzielt.

Ausgehend von der Schaltstellung gemäß Fig. 1, in welcher die Schaltkontakte 4, 5 der beiden Vakuumschaltkammern 2, 3 getrennt sind, wird der Antrieb 11 zum Schließen der Schaltkontakte 4, 5 aus der Stellung nach Fig. 1 im Uhrzeigersinn verdreht. Dabei werden die ersten Hebelarme 9 der Hebel 7 über die Schubstangen 10 räumlich voneinander weggedrückt, so daß unter Abstützung durch Federkraft angedrückten der zweiten Hebelarme 12 an den zugehörigen Anschlägen 15 die Führungsbolzen 8 so verstellt werden, daß die beweglichen Kontakte 5 sich den feststehenden Kontakten 4 nähern. Erreicht während der Drehung des Antriebs 11 jeder der beweglichen Kontakte den zugehörigen feststehenden Schaltkontakt 4, wie es die Fig. 2 zeigt, dann wird beim Weiterdrehen des Antriebs 11 durch den dabei entstehenden Überhub bei fester Gegenlagerung der Führungsbolzen 8 an den jetzt feststehenden Stellbolzen 6 die zwischen den zweiten Hebelarmen 12 angeordnete Kontaktdruckfeder 13 zusammengedrückt. Dabei entfernen sich die dem jeweiligen zweiten Hebelarm 12 zugeordneten Rollen 14 von den Anschlägen 15. Die Kontaktdruckfeder 13 bestimmt so den Anlagepunkt der Schaltkontaktpaare 4, 5, wobei dieser Anlagedruck für beide Schaltkontaktpaare genau gleich groß ist. Die axiale Länge der Schiebeführungen 17 ist im übrigen größer als der im Betrieb auftretende Schalthub der Führungsbolzen 8.

Durch die exakte Führung der Stellbolzen 6 in deren Achsrichtung kann der Gelenkpunkt keine Querbewegungen zur Verstellrichtung ausführen. Die Stellbolzen 6 sind dadurch gegen die Belastung durch Querkräften oder Querbewegungen vollkommen gesichert. Durch die exakte axiale aber drehgelenkige Führung der zweiarmigen Hebel 7 im Bereich der Führungsbolzen 8 führen die Enden der zweiten Hebelarme 12 während der Schwenkbewegung quer zur Verschiebebewegung gerichtete Ausgleichsbewegungen aus. Daher sind die Anschläge 15 mit den quer zur Verschieberichtung gerichteten Führungsbahnen 24 ausgestattet.

Beim Rückführen des Antriebs 11 in seine Ausgangslage bleiben zunächst die Schaltkontaktpaare 4, 5 in Anlage, bis die zweiten Hebelarme 12 über ihre Rollen 14 auf den Führungsbahnen 24 der Anschläge 15 aufsitzen. Die Anschläge 15 begrenzen anschließend den Hub der vorgenannten Kontaktdruckfeder 13, so daß deren weitere Ausdehnung unterbunden ist. Beim weiteren Rückstellen des Antriebs 11 bilden dann wieder die Achsen der Rollen 14 die Drehpunkte für die zweiarmigen Hebel 7, so daß über die Führungsbolzen 8 die Stellbolzen 6 zurückgezogen und folglich die beweglichen Kontakte 5 von den festen Kontakten 4 abgehoben werden. Die Kontaktdruckfeder 13 stützt sich dabei über die Anschläge 15 im Traggestell 1 ab und übt keine Reaktionskräfte auf das mechanische Betätigungssystem aus. Außerdem ist der Antrieb 11 so ausgebildet, daß er in der Einschaltstellung, in welcher die Schaltkontaktpaare 4, 5 geschlossen und die Rollen 14 von den Anschlägen 15 abgehoben sind, in einer Wirkungslinie mit den Koppelstangen 10 liegt, so daß in dieser Totpunktlage keine Rückwirkungen der Kontaktkraft auf den Schalterantrieb vorhanden ist. Die Anordnung der gemeinsamen Kontaktkraftfeder 13 ermöglicht eine wesentlich kleinere Bauform bei flacher Federcharakteristik und gleichgroße Kontaktkräfte für beide Schaltkammern 2, 3. Gemäß Fig. 4 ist bei sonst gleichem Aufbau ein Schubgelenkgetriebe als Antrieb 11 für die zweiarmigen Hebel 7 vorgesehen. Hierzu sind die antriebsseitigen Enden der Koppelstangen 10 an einem gemeinsamen, quer zur Verschieberichtung der Stellbolzen 6 verschiebbar geführten Bolzen 19 gehalten, der über eine Antriebsstange 20 bewegt werden kann. Für die Antriebsbewegung ist dann keine Drehbewegung sondern nur eine Schubbewegung erforderlich. Bei den verschiedenen Antrieben ist es nach Fig. 5 auch möglich, getrennte Kontaktdruckfedern 21 an den Koppelstangen 10 vorzusehen, die dann Langlöcher 22 aufweisen, in welche je ein am ersten Hebelarm 9 angeordneter Führungsstift 23 eingreift, der nach dem Anlegen der Kontaktpaare 4, 5 den weiteren Antriebshub der Koppelstangen 10 unter gleichzeitigem Zusammendrücken der Kontaktdruckfedern 21 aufnimmt. Die zweiten Hebelarme 12 sind dann gegen eine Parallelverschiebung in Achsrichtung der Stellbolzen 6 gesichert und können sich nur quer dazu, zum Beispiel in entsprechend U-förmig gestalteten Führungsstücke 27 bewegen. Wenigstens eines dieser Führungsstücke 27 ist auch hier parallel zur Achsrichtung verstellbar.

Die Verstellbarkeit der Anschläge 15 und der Führungsstücke 27 ermöglicht es bei allen Ausführungen, die zweiarmigen Hebel so zu justieren, daß die Schaltkontaktpaare 4, 5 während der Antriebsbewegung sich gleichzeitig berühren bzw. voneinander trennen. Hierzu wird der Antriebsmechanismus so weit verstellt, daß das Schaltkontaktpaar, dessen Hebel 7 kein verstellbarer Anschlag zugeordnet ist, gerade schließt. Dann kann der zweite Anschlag für den anderen Hebel 7 so justiert werden, daß der zugehörige bewegliche Kontakt 5 gerade in Anlage mit dem zugehörigen Schaltkontakt 4 tritt.

Bei einem Aufbau nach Fig. 5 ist es auch möglich, einen Vakuumschalter mit nur einer Vakuumschaltkammer auszuführen, in dem lediglich die spiegelbildlich dazu angeordnete Vakuumschaltkammer mit ihren Antriebs- und Abstützmitteln weggelassen wird. Das Führungsstück 27 ist dann nicht verstellbar.

Claims (7)

1. Vakuumschalter mit wenigstens einer in einem Traggestell angeordneten Vakuumschaltkammer, die einen beweglichen Schaltkontakt aufweist, der mit einem bewegbaren Stellbolzen verbunden ist, welcher gelenkig mit einem inneren Gelenkpunkt eines zweiarmigen Hebels verbunden ist, der mit einem Antrieb und mit einer hubbegrenzten Kontaktdruckfeder zusammenwirkt, sowie mit einer quer zur Verschieberichtung des Stellbolzens wirkenden, dem Stellbolzen zugeordneten Abstützung, die mit dem Traggestell verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung eine ortsfest angeordnete, parallel zur Verschieberichtung des Stellbolzens (6) verlaufende geradlinige Schiebeführung (17) aufweist, mit welcher der Stellbolzen (6) in Eingriff steht und daß der dem Antrieb (11) abgewandte Hebelarm (12) quer zur Verschieberichtung des Stellbolzens (6) frei beweglich ist.

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegend angeordnete Schiebeführungen (17) vorgesehen sind, zwischen die der Stellbolzen (6) ragt und daß ein mit dem Stellbolzen (6) verbundener Führungsbolzen (8) beidendig in den Schiebeführungen (17) geführt ist.

3. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellbolzen unmittelbar in die Schiebeführung eingreift.

4. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Vakuumschaltkammer (3) mit zweiarmigem Hebel (7) und Schiebeführung (17) für ihren Stellbolzen (6) in spiegelbildlicher Anordnung zur ersten Vakuumschaltkammer (2) vorgesehen ist und daß je an einem ersten Hebelarm (9) des Hebels (7) ein gemeinsamer Antrieb (11) angreift, während zwischen den zweiten Hebelarmen (12) eine gemeinsame Kontaktdruckfeder (13) angeordnet ist und jedem zweiten Hebelarm (12) ein die Federausdehnung beschränkender Hubbegrenzungsanschlag (15) zugeordnet ist.

5. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Hubbegrenzungsanschläge (15) in Achsrichtung der Kontaktdruckfeder (13) justierbar gehalten ist.

6. Vakuumschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Vakuumschaltkammer (3) mit einem zweiarmigen Hebel (7) und einer Schiebeführung (17) für den Stellbolzen (6) in spiegelbildlicher Anordnung zur ersten Vakuumschaltkammer (2) vorgesehen ist und daß je an einem ersten Hebelarm (9) ein gemeinsamer Antrieb (11) mit je einer zwischengeordneten Kontaktdruckfeder (21) angreift, während die zweiten Hebelarme (12) lediglich quer zur Achsrichtung der Stellbolzen (6) im Drahtgestell (1) zwischen Führungsstücken (27) beweglich gehalten sind.

7. Vakuumschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Führungsstücke (27) parallel zur Achsrichtung der Stellbolzen (6) justierbar gehalten ist.