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Dokumentenidentifikation DE19856773C2 14.12.2000
Titel Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Antrieb und mit wenigstens einem Getriebe
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Anke, Ekkehard, Dr.-Ing., 10367 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 30.11.1998
DE-Aktenzeichen 19856773
Offenlegungstag 08.06.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.12.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.12.2000
IPC-Hauptklasse H01H 33/42
IPC-Nebenklasse H01H 3/46   
Zusammenfassung Bei einem elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter ist ein Getriebe zur Übertragung einer Antriebsbewegung zwischen einem Antriebselement (4) und einer Schaltstange (12) vorgesehen, das zwei zweiarmige Hebel (2, 9) aufweist, die jeweils ortsfest gelagert sind in den Lagerpunkten (3, 11), wobei die Kopplung durch ein an dem ersten Hebel (2) befestigtes Kopplungselement (6) in Form eines Stiftes realisiert ist, der in einer Führung (7) des zweiten Hebels (9) gleitet. Die Bewegungsübertragung ist derart, daß in einer ersten Bewegungsphase des ersten Hebels (2) der zweite Hebel (9) nur minimal bewegt wird, daß darauf eine Phase mit größerem Übersetzungsverhältnis folgt und daß zur Endphase der Bewegung der zweite Hebel (9) wieder nur minimal mitbewegt wird. Hierdurch läßt sich unter Anwendung mehrerer Getriebe ein gewünschter zeitlicher Versatz mehrerer Schalterpole gegeneinander bei einem Schaltvorgang realisieren.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Antrieb zur Betätigung des Hochspannungs-Leistungsschalters und mit wenigstens einem Getriebe zur Übertragung einer Antriebsbewegung zwischen einem Antriebselement und einer Schaltstange.

Ein derartiger elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispielsweise aus der DE 195 24 636 C1 bekannt. Bei einem derartigen Hochspannungs-Leistungsschalter sind drei Schalterpole vorgesehen, die gemeinsam betätigt werden mittels eines einzigen Antriebs, welcher mittels verschiedener Getriebe an die drei Schaltpole angekoppelt ist.

Dabei wird angestrebt, daß bei einer erfolgenden Antriebsbewegung die Schalterpole jeweils mit zeitlichem Versatz zueinander betätigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, mit einem Getriebe, das die Ankoppelung eines Schalterpols an einen Antrieb und die Erzeugung eines bestimmten zeitlichen Versatzes bei der Betätigung dieses Schalterpoles erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe einen ersten, ortsfest drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel aufweist, an dessen erstem Hebelarm ein Antrieb angreift und an dessen zweitem Hebelarm ein Kopplungselement angeordnet ist sowie einen zweiten ortsfest drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel mit einem dritten und einem vierten Hebelarm,

  • - daß der zweite Hebel mittels des Kopplungselementes an den ersten Hebel gekoppelt ist,
  • - daß der dritte Hebelarm eine Führung aufweist, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des dritten Hebelarms erstreckt und in der das Kopplungselement derart verschiebbar geführt ist,
  • - daß sich in der Einschaltstellung und in der Ausschaltstellung die Bewegungsbahn des Kopplungselementes im wesentlichen in einer Richtung erstreckt, in der das Ankopplungselement in der Führung verschiebbar ist, und
  • - daß an dem vierten Hebelarm die Schaltstange angekoppelt ist.

Durch die Anordnung des ersten und des zweiten Hebels zueinander ist gewährleistet, daß bei einer Drehung des ersten Hebels mittels des Kopplungselementes der zweite Hebel mitbewegt wird. Dabei sind die Hebel so zueinander positioniert, daß zunächst das Kopplungselement im wesentlichen in der Führung des zweiten Hebels gleitet, ohne diesen wesentlich zu bewegen und daß nach Durchlaufen einer bestimmten Drehbewegung des ersten Hebels dieser soweit gedreht ist, daß das Kopplungselement sich quer zur Führung des zweiten Hebels bewegt und somit den zweiten Hebel ebenfalls in Drehung versetzt.

Nach einer Drehung des ersten Hebels um mehr als 90° ist die Winkelposition des ersten und des zweiten Hebels zueinander wieder derart, daß eine weitere Drehung des ersten Hebels lediglich ein Gleiten des Kopplungselementes in der Führung des zweiten Hebels bewirkt und keine weitere Bewegung des zweiten Hebels in wesentlichem Ausmaß stattfindet.

Dies bedeutet, daß beispielsweise bei einem dreipoligen Hochspannungs-Leistungsschalter ein Schalterpol direkt an den Antrieb angekoppelt werden kann, während zwei weitere Schalterpole jeweils über ein Getriebe der dargestellten beanspruchten Form an den Antrieb angeschlossen werden.

Die Ausgangsstellung der Schalterpole und ihrer zugehörigen Getriebe sieht dann einen gewissen Winkelversatz jeweils der ersten Hebel gegeneinander vor, wobei sich dies im Einschaltzustand und im Ausschaltzustand auf die Stellung des zweiten Hebels nur in sehr geringem Maße auswirkt. Dies bedeutet, daß alle Schalterpole in derselben Stellung starten und auch am Ende der Schaltbewegung dieselbe Endstellung einnehmen.

Während der Durchführung der Schalterbewegung jedoch zeigt die Stellung des zweiten Hebels eine wesentlich stärkere Abhängigkeit von der Stellung des ersten Hebels, so daß in dieser Bewegungsphase der Schalter ein entsprechender zeitlicher Versatz zwischen den Stellungen der einzelnen Schalterpole realisiert ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der dritte und der vierte Hebelarm des zweiten zweiarmigen Hebels einen Winkel zwischen 45° und 135° einschließen, insbesondere einen Winkel von etwa 90°.

Durch diese Ausgestaltung kann das Getriebe anstelle eines üblichen Umlenkgetriebes mit einer Umlenkung einer Antriebsbewegung um 90° eingesetzt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Führung als Kulissenführung ausgebildet ist.

Hierdurch findet eine Zwangsführung des Kopplungselementes in der Führung des zweiten Hebels statt, wodurch die Schaltbewegung reproduzierbar festgelegt ist. Im übrigen wird beim Einschalten ein ähnlicher Zeitversatz in umgekehrter Reihenfolge zwischen den einzelnen Schalterpolen gewährleistet wie beim Ausschaltvorgang.

Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die Führung durch einen Schlitz gebildet ist, in dem das als Zapfen ausgebildete Kopplungselement gleitet.

Diese Ausführung ist technisch besonders einfach und kostengünstig realisierbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.

Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 das Getriebe eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Leistungsschalters beim Übergang von einem ersten Zustand (Fig. 1) zu einem zweiten Schaltzustand in drei Stadien. Dabei kann der in Fig. 1 dargestellte Zustand beispielsweise der Ausschaltzustand sein.

In der Fig. 1 ist beispielhaft schematisch ein Schalterantrieb 1 dargestellt, durch den bei einer Einschaltbewegung der erste Hebel 2 um das ortsfeste Lager 3 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie durch den Pfeil 4 angedeutet ist. Der Pfeil 4 deutet sowohl die Bewegungsrichtung an als auch ein Antriebselement, in Form einer Stange, das den ersten Hebelarm 13 des ersten Hebels 2 an den Antrieb 1 ankoppelt.

Die Drehung des ersten Hebels 2 im Uhrzeigersinn führt dazu, daß das Kopplungselement, das durch einen an dem zweiten Hebelarm 5 des ersten Hebels 2 befestigten Stift 6 gebildet ist, in der durch einen Schlitz 7 gebildeten Führung des dritten Hebelarmes 8 des zweiten Hebels 9 in Längsrichtung gleitet.

Der zweite Hebel 9, der den dritten Hebelarm 8 und den vierten Hebelarm 10 aufweist, ist in einem ortsfesten Lager 11 drehbar gelagert. Der dritte Hebelarm 8 und der vierte Hebelarm 10 sind winkelstarr miteinander verbunden.

In der ersten Bewegungsphase des ersten Hebels 2 findet nur eine minimale Drehung des zweiten Hebels 9 und damit nur eine minimale Bewegung der durch den Pfeil 12 angedeuteten Schaltstange statt.

Die Schaltstange 12 ist mit der symbolisch dargestellten Unterbrechereinheit 13 verbunden und bewirkt die Betätigung eines antreibbaren Schaltkontaktes.

Bei einer fortgesetzten Drehung des ersten Hebels 2 mit festem Lagerpunkt 3 stellt sich eine Anordnung des ersten Hebels 2 zu dem zweiten Hebel 9 ein, bei der eine weitere Drehbewegung des zweiten Hebels 2 eine wesentliche Drehbewegung des Hebels 9 entgegen dem Uhrzeigersinn zur Folge hat.

Das Kopplungselement 6 verschiebt sich in dieser Stellung nicht mehr entlang der Führung 7 in dem dritten Hebelarm 8 des zweiten Hebels 9, sondern bewegt sich quer zur Längsachse des dritten Hebelarmes 8 und versetzt den zweiten Hebel somit in Drehung. In dieser Bewegungsphase findet die eigentliche Schaltbewegung der Schaltstange 12 statt, die die Unterbrechereinheit 13 betätigt.

Wird der erste Hebel 2 weiter gedreht, so wird letztlich die in der Fig. 3 dargestellte Schaltstellung erreicht, in der eine weiter fortgesetzte Drehbewegung des ersten Hebels 2 wieder zu einem Gleiten des Kopplungselementes 6 im wesentlichen entlang der Führung 7 des dritten Hebelarmes 8 mit einer nur geringen Drehung des zweiten Hebels 9 führt. Die Schaltstange 12 bewegt sich in diesem Stadium nur noch in geringem Maße.

Wenn bei einem mehrpoligen Hochspannungsleistungsschalter die verschiedenen Schalterpole jeweils mittels eines Getriebes, wie es in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, an einen gemeinsamen Antrieb angekoppelt werden, wobei die Anfangsstellungen der Getriebe bzw. die Anfangsstellungen der jeweils ersten Hebel 2 um einige Grad gegeneinander verdreht sind, so machen im Zuge der gesamten Schaltbewegung die Schaltstangen 12 der verschiedenen Schalterpole im wesentlichen denselben Hub. Die Schaltbewegungen der einzelnen Schalterpole beginnen alle zum selben Zeitpunkt und enden ebenfalls zu demselben Zeitpunkt. Die Geschwindigkeitsprofile der drei Schalterpole während der Schaltbewegung sind jedoch unterschiedlich, so daß die Kontakttrennung bzw. die Kontaktgabe, je nachdem, ob es sich um einen Einschaltvorgang oder einen Ausschaltvorgang handelt, zu unterschiedlichen, gegeneinander versetzten Zeitpunkten bei den einzelnen Schalterpolen eintritt.

In der Fig. 4 ist der jeweils durch die Schaltstange 12 ausgeführte Hub in Abhängigkeit von der seit Beginn eines Schaltvorganges vergangenen Zeit für alle drei Schalterpole eines dreipoligen Hochspannungsleistungsschalters dargestellt, wobei jeder der Schalterpole mittels eines Getriebes der beschriebenen Art angetrieben ist und wobei durch die unterschiedlichen Anfangsstellungen der Getriebe im Einschaltzustand bzw. im Ausschaltzustand der gewünschte Zeitversatz erreicht ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Antrieb (1) zur Betätigung des Hochspannungs-Leistungsschalters zwischen einer Einschaltstellung und einer Ausschaltstellung und mit wenigstens einem Getriebe zur Übertragung einer Antriebsbewegung zwischen einem Antriebselement (4) und einer Schaltstange (12), dadurch gekennzeichnet, daß

    das Getriebe einen ersten, ortsfest drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel (2) aufweist, an dessen erstem Hebelarm (13) ein Antrieb angreift und an dessen zweitem Hebelarm (5) ein Kopplungselement (6) angeordnet ist sowie einen zweiten ortsfest drehbar gelagerten zweiarmigen Hebel (9) mit einem dritten und einem vierten Hebelarm (8, 10),
    1. - daß der zweite Hebel (9) mittels des Kopplungselementes (6) an den ersten Hebel (2) gekoppelt ist,
    2. - daß der dritte Hebelarm (8) eine Führung (7) aufweist, die sich im wesentlichen in Längsrichtung des dritten Hebelarms (8) erstreckt und in der das Kopplungselement (6) derart verschiebbar geführt ist,
    3. - daß sich in der Einschaltstellung und in der Ausschaltstellung die Bewegungsbahn des Kopplungselementes (6) im wesentlichen in einer Richtung erstreckt, in der das Ankopplungselement (6) in der Führung (7) verschiebbar ist, und
    4. - daß an dem vierten Hebelarm (10) die Schaltstange (12) angekoppelt ist.
  2. 2. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und der vierte Hebelarm (8, 10) des zweiten zweiarmigen Hebels (9) einen Winkel zwischen 45° und 135° einschließen, insbesondere einen Winkel von etwa 90°.
  3. 3. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (7) als Kulissenführung ausgebildet ist.
  4. 4. Elektrischer Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (7) durch einen Schlitz gebildet ist, in dem das als Zapfen ausgebildete Kopplungselement (6) gleitet.






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