DE19708460C1 - Vorrichtung zur Schaltstellungserfassung von elektrischen Schaltgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schalt­ stellungserfassung von elektrischen Schaltgeräten, bei der die Stellung und/oder der Bewegungszustand eines beweglichen Schaltkontaktes mittels Wechselwirkung eines mit der Kinema­ tik des Schaltgerätes verbundenen, reflektierenden Elementes mit einem Lichtstrahl erfaßt wird.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Patent­ schrift DD 1 33 872 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung sind Blenden oder Spiegel beispielsweise auf Hochspannungspo­ tential in einem Hochspannungsschaltgerät angeordnet, welche einen eingestrahlten Lichtstrahl entsprechend der Schaltge­ rätestellung durchlassen, sperren oder reflektieren.

Es sind dort zu diesem Zweck Blenden oder Spiegel vorgesehen, die an bewegten Teilen des jeweiligen Hochspannungsschaltge­ rätes befestigt werden.

Beim Befestigen von solchen Elementen, wie Blenden, Filtern, Spiegeln und dergleichen an bewegten Teilen des Schaltgerä­ tes, treten große technische Schwierigkeiten auf. Einerseits muß die Befestigung mechanisch sehr belastbar sein, da die Schalterteile beim Schaltvorgang großen Beschleunigungen aus­ gesetzt sind, andererseits herrschen insbesondere in gekap­ selten Schaltgeräten mit einer Isoliergasfüllung chemisch an­ spruchsvolle Umgebungsbedingungen. Im übrigen muß nach der Montage solcher Elemente zunächst eine Eichung bzw. eine Überprüfung der Positionierung dieser Elemente stattfinden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art entspre­ chende reflektierende Elemente konstruktiv einfach zu gestal­ ten und auch die Montage und Inbetriebnahme zu erleichtern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das re­ flektierende Element als wenigstens eine durch Prägen der Oberfläche eines metallischen Bauteils des Schaltgerätes er­ zeugte Reflexionsfläche ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sind keine weiteren Teile notwendig, die konstruktiv mit den Schaltgeräteteilen verbunden werden müßten. Dies wirkt sich einerseits kosten­ senkend bei der Herstellung, andererseits auch bei der Inbe­ triebnahme aus. Die Prägung kann derart vorgenommen werden, daß nach dem Zusammenbau des Schaltgerätes keine weitere Ju­ stage notwendig ist. Es besteht auch nicht die Gefahr einer Dejustierung nach langjährigem Gebrauch des Schaltgerätes, so daß die Erfindung zu einer einfachen, kostengünstigen und auf lange Dauer zuverlässigen Schaltstellungserfassung bei einem Schaltgerät führt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das reflektierende Element als Kombination von wenigstens zwei etwa rechtwinklig zueinander angeordneten Reflexionsflä­ chen ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung in Form von zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Reflexionsflächen wird eine Rückstrahlung eines eingestrahlten Lichtstrahls parallel zur Einstrahlrichtung gewährleistet (Dreispiegelrückstrahlprinzip). Das reflektie­ rende Element kann beispielsweise als sägezahnartige Struktur mit rechtwinklig zueinander stehenden Reflexionsflächen auf­ gebaut sein. Dabei kann jeweils eine Reflexionsfläche in ei­ ner dritten, zu den beiden Ebenen der genannten Reflexions­ flächen senkrecht stehenden Ebene entfallen, wenn in dieser Richtung der Lichtstrahl weit genug aufgefächert ist oder in dieser Richtung eine entsprechende Toleranz beim Nachweis des reflektierten Lichtstrahls besteht.

Als besonders vorteilhaft ergibt sich, daß das reflektierende Element an einem im Schaltfall bewegten Kontaktstück angeord­ net ist.

In diesem Fall ergibt sich der unmittelbare Nachweis der Schaltstellung am Kontaktstück selbst, d. h. am Ende der kinematischen Kette zwischen dem Schalterantrieb und dem an­ treibbaren Kontaktstück. Es kann somit kein Übertragungsfeh­ ler bei der Schaltstellungsanzeige dadurch auftreten, daß die kinematische Kette vor dem eigentlichen Kontaktstück unter­ brochen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Reflexionsfläche/n in einem Bereich des bewegten Kontaktstücks angeordnet ist/sind, über den im Schaltfall Kontaktfinger eines Gegenkontaktes gleiten und daß die Re­ flexionsfläche/n quer zur Bewegungsrichtung des Kontaktstücks schmaler ausgebildet ist/sind als die Auflagefläche der Kon­ taktfinger.

Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß die Refle­ xionsfläche bei einem Schaltvorgang nicht durch das Darübergleiten der Kontaktfinger des Gegenkontaktstücks be­ schädigt wird.

Um einen hohen Reflexionsgrad des reflektierenden Elementes zu erreichen, erweist es sich als vorteilhaft, daß die Refle­ xionsfläche versilbert ist.

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft in Form eines Schalt­ gerätes ausgestaltet werden, das ein metallisches Kapselungs­ gehäuse mit wenigstens einem Fenster aufweist, wobei der Lichtstrahl durch das Fenster von außen in das Kapselungsge­ häuse hineinrichtbar ist und wobei außerhalb des Kapselungs­ gehäuses ein lichtempfindliches Element zum Nachweis des durch das reflektierende Element reflektierten Lichtstrahls vorgesehen ist.

Die Erzeugung des Lichtstrahls und der Nachweis des reflek­ tierten Lichtstrahls wird somit auf Erdpotential außerhalb einer insbesondere geerdeten Metallkapselung vorgenommen, während das reflektierende Element selbst auf Hochspannungs­ potential angeordnet ist. Die Justage des Lichtstrahls kann somit gefahrlos auf Erdpotential erfolgen und auch die Span­ nungsversorgung eines entsprechenden lichtemittierenden Ele­ mentes, die auf Hochspannungspotential schwierig wäre, kann einfach gestaltet werden.

Die Erfindung richtet sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem in einem Kontaktstück des Schaltgerätes durch Prägen der Ober­ fläche mit einem Prägestempel eine Reflexionsfläche erzeugt wird.

Als vorteilhaft erweist es sich hierbei, daß vor dem Prägen der Oberfläche diese versilbert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ge­ zeigt und nachfolgend beschrieben.

Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch im Querschnitt einen Teil eines Hochspan­ nungsschaltgerätes,

Fig. 2 vergrößert schematisch das reflektierende Element so­ wie einen Prägestempel in einem Längsschnitt des zylindri­ schen Kontaktstiftes.

Innerhalb eines metallischen Kapselungsgehäuses 1 ist, von Schwefelhexafluorid als Isoliergas umgeben ein Trennschalter 2 angeordnet, der ein feststehendes tulpenförmiges Kontakt­ stück 3 als Gegenkontakt mit federnden Kontaktfingern 17 und ein bewegliches Kontaktstück in Form eines hohlen Kontakt­ stiftes 4 aufweist. Der Kontaktstift 4 wird in nicht näher dargestellter Weise in Richtung des Pfeiles 5 von einem nicht dargestellten Antrieb zum Zwecke einer Einschalt- bzw. Ausschaltbewegung angetrieben. In der Figur sind außerdem Abschirmelektroden 6, 7 angedeutet.

Das Kapselungsgehäuse 1 weist ein Fenster 8 auf, an dem außen eine Vorrichtung 9 zum Aussenden und Empfangen bzw. Nachwei­ sen von Lichtstrahlen in Form beispielsweise eines Lasers oder einer Laserdiode und eines lichtempfindlichen Halblei­ terbauelementes angeordnet ist.

Durch das Fenster 8 kann somit Licht in Richtung des bewegli­ chen Kontaktstiftes 4 in das Kapselungsgehäuse 1 eingestrahlt werden.

Auf der Oberfläche des Kontaktstiftes 4 ist eine Einprägung angeordnet, die in der Fig. 2 näher dargestellt ist. Die Einprägung weist sägezahnförmig angeordnete Reflexionsflächen 10, 11, 12 auf, von denen jeweils zwei im wesentlichen senk­ recht zueinander und in einem Winkel von etwa 45° zu der Zy­ linderachse des Kontaktstiftes 4 angeordnet sind. Die Refle­ xionsflächen 10, 11, 12 sind eben und so glatt, daß sie einen eingestrahlten Lichtstrahl 13 mit hohem Reflexionsgrad reflek­ tieren. Die Anordnung der einzelnen reflektierenden Flächen in der dargestellten Form hat den Vorteil, daß unabhängig von der Einstrahlrichtung ein Lichtstrahl entweder nur an einer oder zwei Reflexionsflächen 10, 11, 12 reflektiert wird und jeweils mehr oder weniger genau in der Einstrahlrichtung mit umgekehrtem Richtungssinn wieder reflektiert wird (Dreispiegelrückstrahlprinzip).

Die Reflexionsflächen sind versilbert und poliert.

Bei der Herstellung des reflektierenden Elementes, das durch die Reflexionsflächen 10, 11, 12 gebildet ist, wird zunächst die zylinderförmige Mantelfläche des Kontaktstiftes 4 versil­ bert und poliert. Darauf wird mittels eines Prägestempels 14 eine im Längsschnitt sägezahnförmige Einprägung in die Ober­ fläche des Kontaktstiftes 4 eingebracht. Der Kontaktstift 4 wird für diesen Prägevorgang sinnvollerweise auf seiner In­ nenseite abgestützt.

Die gute Qualität der Kontaktstiftoberfläche in bezug auf den Reflexionsfaktor im optischen Bereich bleibt bei einer sol­ chen Prägung erhalten, da die Oberfläche des Prägestempels 14 ebenfalls sehr glatt ausgebildet ist. Auch die Versilberung bleibt hierbei gleichmäßig erhalten.

Durch die dargestellte Vorrichtung wird in der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung der eingestrahlte Lichtstrahl 13 durch das reflektierende Element 15 in Richtung des Pfeiles 16 zu der Sende- und Empfangseinheit 9 zurückgestrahlt. Dort wird der zurückreflektierte Lichtstrahl 16 registriert und angezeigt bzw. an eine weitere Verarbeitungseinheit kommuni­ ziert, daß der Kontaktstift 4 sich in der Einschaltstellung befindet.

Ändert sich die Schaltstellung des Kontaktstiftes 4 oder fährt er beim Einschalten nicht ganz in das Kontaktstück 3 ein, so wird von der Sende- und Empfangseinheit 9 gemeldet, daß der Kontaktstift 4 sich nicht in der Sollposition befin­ det und daß demnach der Schalter defekt ist.

Durch die beschriebene Vorrichtung wird somit auf einfache Weise eine hoch zuverlässige wartungsfreie Schaltstellungsan­ zeigevorrichtung realisiert.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Schaltstellungserfassung von elektrischen Schaltgeräten, bei der die Stellung und/oder der Bewegungszu­ stand eines beweglichen Schaltkontaktes (4) mittels Wechsel­ wirkung eines mit der Kinematik des Schaltgerätes verbunde­ nen, reflektierenden Elementes (15) mit einem Lichtstrahl (13) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (15) als wenigstens eine durch Prägen der Oberfläche eines metallischen Bauteils (4) des Schaltgerätes erzeugte Reflexionsfläche (10, 11, 12) ausge­ bildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (15) als Kombination von wenig­ stens zwei etwa rechtwinklig zueinander angeordneten Refle­ xionsflächen (10, 11, 12) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Element (15) an einem im Schaltfall beweg­ ten Kontaktstück (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche/n (10, 11, 12) in einem Bereich des be­ wegten Kontaktstücks (4) angeordnet ist/sind, über den im Schaltfall Kontaktfinger eines Gegenkontaktes (3) gleiten und daß die Reflexionsfläche/n (10, 11, 12) quer zur Bewe­ gungsrichtung des Kontaktstücks (4) schmaler ausgebildet ist/sind als die Auflagefläche der Kontaktfinger (7).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (10, 11, 12) versilbert ist.

6. Schaltgerät mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein metallisches Kapselungsgehäuse (1) mit wenigstens einem Fenster (8) aufweist und daß der Lichtstrahl (13) durch das Fenster (8) von außen in das Kapselungsgehäuse (1) hineinrichtbar ist und daß außerhalb des Kapselungsgehäuses (1) ein lichtempfindliches Element (9) zum Nachweis des durch das reflektierende Element (15) re­ flektierten Lichtstrahls (16) vorgesehen ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kontaktstück (4) des Schaltgerätes durch Prägen der Oberfläche mit einem Prägestempel (14) eine Reflexionsfläche (10, 11, 12) erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Prägen der Oberfläche diese versilbert wird.