EP3832682A1 - Koaxiale schaltanordnung - Google Patents

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Publication number
EP3832682A1
EP3832682A1 EP19213411.2A EP19213411A EP3832682A1 EP 3832682 A1 EP3832682 A1 EP 3832682A1 EP 19213411 A EP19213411 A EP 19213411A EP 3832682 A1 EP3832682 A1 EP 3832682A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
arrangement
switching arrangement
guide
contact elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19213411.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mariusz ROHMANN
Dirk SCHRÄDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP19213411.2A priority Critical patent/EP3832682A1/de
Publication of EP3832682A1 publication Critical patent/EP3832682A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/46—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding self-aligning contacts

Definitions

  • the invention relates to a switching arrangement for switching an electrically conductive connection under high thermal loads due to high electrical currents.
  • a contact element is displaced in a longitudinal direction when making contact or when opening the contact.
  • a first contact element is displaced along a longitudinal axis, contact being made with a second contact element that radially surrounds the first contact element.
  • the object of the present invention is therefore to provide a modular switching arrangement which, on the one hand, can be optimally used for different expected current intensities and, in addition, ensures reliable contact between the first contact element and the second contact element.
  • the switching arrangement according to the invention is used to switch an electrical connection.
  • the switch arrangement has a central axis. To make contact or to release the electrical connection, a part is displaced in a longitudinal direction defined by the central axis.
  • the switching arrangement comprises a stationary receiving arrangement.
  • This in turn comprises a carrier element by means of which the receiving arrangement can be attached to the intended location.
  • a receiving element is attached to the carrier element. Whether the current flow takes place via the carrier element is initially irrelevant, at least it takes place via the receiving element.
  • the receiving arrangement comprises a guide element which, in contrast to the contact elements, is not provided as a current conductor.
  • the guide element is either attached directly to the carrier element or to the receiving element. Attachment to both the carrier and the receiving element is also conceivable. It is essential that the carrier element extends along the central axis and is formed by a non-conductive material on the free end pointing away from the receiving element on the outside pointing away from the central axis. It is provided that the central axis is arranged in the middle of the guide element.
  • a plurality of contact elements via which contact is established during the switching process, are arranged on the receiving element.
  • the contact elements also extend in the longitudinal direction, but are spaced apart from the central axis and in particular have a free spacing in the radial direction from the guide element.
  • the contact elements extend over a guide length, whereby on the one hand the distance from the receiving element to the intended contacting point and on the other hand up to its free end is to be considered.
  • the plurality of contact elements are arranged distributed around the central axis in the circumference. To that extent a free space is formed between the non-conductive end of the guide element and the contact elements. It is also essential for the present invention that the contact elements are releasably attached to the receiving element.
  • the switching arrangement comprises a moving contact arrangement.
  • the contact arrangement comprises an insert element.
  • This insert element can be adjusted for the switching process in the longitudinal direction between a contact position and a release position.
  • the insert element In the contact position, the insert element is located at least in sections between the guide element, in particular its non-conductive end, and the contact elements. It is essential that in the contact position all existing contact elements are at least slightly elastically deformed so that reliable contact or defined contact pressure between the contact elements and the insert element is ensured.
  • the insertion element is objectionable in the release from the contact elements, so that a current flow is essentially prevented.
  • the new embodiment of a switching arrangement according to the invention enables optimal adaptation to the respective switching requirements in a particularly advantageous manner, whereby a different number of contact elements can be used for this purpose, whereas the other components of the switching arrangement can be used unchanged. Nevertheless, this flexibly adaptable switching arrangement enables reliable contact and a high flow of current.
  • the insert element adapted to the plurality of contact elements and divided into segments.
  • the insert element is designed as a body of revolution. This increases the flexibility of use and likewise the costs are reduced. Existing geometries for fastening the slide-in element are not taken into account here.
  • the receiving element has a plurality of receiving bores distributed around the circumference. It is particularly advantageous if the receiving bores are arranged evenly distributed around the circumference. To implement the respective switching arrangement, a number of contact elements are fastened in corresponding receiving bores, it being possible to leave a different number of receiving bores without contact elements. This enables optimal adaptation to the respective requirements. An advantageous fastening is achieved through the use of grub screws arranged transversely to the receiving bores.
  • the contact elements are distributed evenly over the existing receiving bores. In this case, however, it is possible in a particularly advantageous manner to provide an uneven distribution of the contact elements.
  • the uneven distribution of the contact elements takes place in a particularly advantageous manner in accordance with the loads to be expected as intended.
  • the determination can theoretically take place using a calculation or a simulation.
  • the contact elements are arranged inclined along the central axis starting from the receiving element to the contacting point and pointing towards the central axis. This ensures a defined Contacting point of the contact elements on the insert element. Furthermore, it is advantageous if the contact elements are shaped, starting from the contacting point, toward the free end and pointing away from the central axis. This enables the insertion element to be pushed in in a particularly advantageous manner when the contact elements are deformed.
  • the game should be selected to be small, so that the guide element can fulfill its function of securing the position of the insert element.
  • the possible tolerances, thermal expansions and deviations in the position of the insert element relative to the guide element must be taken into account for the play.
  • each of the existing contact elements is in the contact position regardless of the relative position of the insert element relative to the guide element each of the contact elements is at least minimally elastically deformed. This ensures that each of the contact elements present is in contact with the insert element even if the insertion element is not positioned in an exactly coaxial position relative to the guide element or to the arrangement of the contact elements.
  • the guide element has a bolt-shaped or a tubular shape Leadership on.
  • the guide support can consist of a conductive material, for example steel. Advantageous stability of the guide element can thus be ensured.
  • a guide sleeve on the side pointing radially outward, ie on the side pointing away from the central axis which is correspondingly made of a non-conductive material. Whether this is a ceramic material, plastic or any other material is initially irrelevant.
  • the guide element extends along the central axis over a guide length starting from the receiving element to the free end. It is advantageous if the guide sleeve extends over at least a quarter, particularly advantageously over at least a third, and at most half the guide length. This ensures advantageous guidance of the insert element and, at the same time, insulation from a guide support made of an electrically conductive material.
  • both the insert element has a cylindrical bore and the guide element is designed to be cylindrical on the outer circumference.
  • the guide sleeve is designed with a profile on the outer circumference starting from a cylindrical surface. For example, grooves running in the longitudinal direction or diagonally can be provided. It can also be provided that the guide sleeve has a multiplicity of ribs distributed in the circumference and extending in the longitudinal direction.
  • the contact arrangement particularly advantageously has a contact arm, at the end of which the slide-in element is fastened.
  • the insert element is moved with the contact arm.
  • the contacting point on the insert element in the contact position and the resulting distance between the insert element and the contact elements in the free position can be optimally adjusted. It is necessary that the position of the insert element can be fixed relative to the contact arm. This can be achieved, for example, by means of longitudinal slots in the contact arm through which the insert element is screwed.
  • the receiving arrangement has a stop by means of which the insert element can reliably assume the release.
  • the stop is attached to the carrier element and extends beyond the free end of the contact elements and beyond the free end of the guide element.
  • the stop has at least one stop buffer on which the contact arrangement, in particular the insert element, can come to rest in the free position.
  • the stop buffer is to be arranged on the side of the stop facing the central axis at a distance from the central axis. It is also necessary that the stop buffer is made of a non-conductive material. It is not necessary for the contact arrangement or the insert element and / or the contact arm to continue to rest on the stop buffer in the event of a displacement in the longitudinal direction into the contact position. Rather, the guide element ensures the position of the insert element when it is moved into the contact position.
  • the insert element can be moved beyond the clearance into a position further away from the contact elements.
  • the contact arm can be pivoted about a pivot axis between a rest position and the free position.
  • the stop buffer particularly advantageously dampens the pivoting movement. To enable contact, it is always necessary that the contact arm can still be moved from the free position in the longitudinal direction into the contact position.
  • a further object of the invention is a construction kit for forming a switching arrangement according to the invention as described above.
  • all elements of the switching arrangement according to the invention are designed as identical parts, with the exception of the number of contact elements.
  • all contact elements are also preferably designed as identical parts.
  • An adapted switching arrangement is implemented by selecting the required number and the advantageous distribution in the scope of the contact elements.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment for a switching arrangement 01 is outlined, in this case a complete occupation with contact elements 08 is available.
  • the receiving arrangement 02 with the carrier element 04 which is fixed in the case of use, can be seen on the right-hand side.
  • the receiving element 05 is initially attached to the carrier element 04.
  • the guide element 11 is attached to the receiving element 05.
  • the guide element 11 is attached directly to the carrier element 04.
  • the plurality of contact elements 08 are also attached to the receiving element. It is essential here that the contact elements 08 are detachable and can be used in a variable number depending on the application.
  • the stop 15, which is also fastened to the carrier element 04, can also be seen. This has on the side facing the central axis 03 two stop buffers 16 arranged on the lower side.
  • the insert element 22 can be seen, which 22 is in contact with the contact elements 08 in the contact position shown.
  • the insert element 22 is attached to the contact arm 23.
  • the switching arrangement 01 is off Fig. 1 now outlined in the exemption.
  • the contact arrangement 21 is displaced in the longitudinal direction with the insert element 22 spaced apart from the contact elements 08.
  • the guide support 13 is formed by a pipe section and has the task of ensuring the position of the insert element 22 when transverse forces occur.
  • the guide sleeve 12 arranged radially outside the guide support 13 is made from a non-conductive material and ensures electrical insulation between the insert element 22 and the guide carrier 13.
  • the guide sleeve 12 in this embodiment has a cylindrical outer surface.
  • the switching arrangement 01 in this exemplary embodiment has a complete occupation of the receiving element 05 with contact elements 08, in the case of use it is provided that only the required number of contact elements 08 is used.
  • the individual contact elements 08 are each received in receiving bores 06 of the receiving element 05 and are each fastened with two grub screws 07.
  • the switching arrangement 01 is sketched again in a longitudinal section through the central axis 03.
  • the support element 04 with the receiving element 05 attached to it can be seen on the upright side.
  • the guide support 13 of the guide element 11 is attached to the receiving element 05.
  • the receiving element 05 has a plurality of receiving bores 06 distributed around the circumference, in each of which 06 a contact element 08 is attached.
  • grub screws 07 arranged transversely are used.
  • the stop 15 is attached to the carrier element 04 below the contact elements 08 and the receiving element 05. This extends beyond the free end of the contact elements 08 and the free end of the securing element 11.
  • the insert element 22 On the inside facing the central axis, the insert element 22 has a cylindrical bore which is slightly larger than the outer diameter of the guide sleeve 12 of the guide element 11. The outer diameter of the insert element 22 at its free end is selected so that in the contact position as in Fig. 1 shown a slight elastic deformation of all contact elements 08 is guaranteed.
  • the slide-in element 22 can be displaced slightly in the longitudinal direction along the central axis 03 relative to the contact arm 23 and can be fixed in a preferred position on the contact arm 23 with a slide-in fixation 24.

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  • Measuring Leads Or Probes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung (01) zur Schaltung einer elektrischen Verbindung. Diese umfasst eine ruhende Aufnahmeanordnung (02) und eine bewegte Kontaktanordnung (21). Die Aufnahmeanordnung (02) wird unter anderem gebildet von einem Trägerelement (04) mit einem daran befestigten Aufnahmeelement (05) sowie einem am freien Ende nichtleidenden Führungselement (11). Weiterhin umfasst die Aufnahmeanordnung (02) mehrere Kontaktelementen (08), welche (08) im Umfang verteilt radial beabstandet zum Führungselement (11) angeordnet und jeweils am Aufnahmeelement (05) lösbar befestigt. Demgegenüber weist die bewegte Kontaktanordnung (21) ein Einschubelement (22) auf, welches (22) in einer Kontaktstellung zumindest abschnittsweise zwischen dem Führungselement (11) und den elastisch verformten Kontaktelementen (08) und bei einer Verstellung zu einer in Längsrichtung versetzten Freistellung beabstandet von den Kontaktelementen (08) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung zur Schaltung einer elektrisch leitenden Verbindung bei hohen thermischen Belastungen aufgrund hoher elektrischer Ströme.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schaltanordnungen insbesondere zum Schalten bei Starkstrom bekannt, bei denen ein Kontaktelement in einer Längsrichtung beim Kontaktieren bzw. zum Öffnen des Kontakts verschoben wird. Hierzu wird ein erstes Kontaktelement entlang einer Längsachse verschoben, wobei ein Kontakt zu einem zweiten, das erste Kontaktelement radial umgebenden Kontaktelement hergestellt wird.
  • Nachteilig beim Stand der Technik ist einerseits, dass für verschiedene Stromstärken unterschiedliche Schaltanordnungen notwendig sind, welche individuell für den Einsatzzweck ausgelegt und hergestellt werden. Weiterhin von Nachteil ist es, dass es vielfach zu einem ungleichmäßigen Stromfluss durch die Schaltanordnung kommt und somit ein gleichmäßiger Kontakt des ersten Kontaktelements zum zweiten Kontaktelement die Mittelachse umgebend nicht in jedem Fall gewährleistet werden kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine modulare Schaltanordnung zur Verfügung zu stellen, die einerseits für verschiedene zu erwartende Stromstärken optimal eingesetzt werden kann und zudem ein zuverlässigen Kontakt des ersten Kontaktelements mit dem zweiten Kontaktelement gewährleistet.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform nach der Lehre des Anspruchs eins gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Schaltanordnung dient zur Schaltung einer elektrischen Verbindung. Dabei weist die Schalteranordnung eine Mittelachse auf. Zur Kontaktierung bzw. zum Lösen der elektrischen Verbindung erfolgt eine Verschiebung eines Teils in einer von der Mittelachse definierte Längsrichtung.
  • Zunächst einmal umfasst die Schaltanordnung eine ruhende Aufnahmeanordnung. Diese wiederum umfasst ein Trägerelement, mittels dem die Aufnahmeanordnung an dem bestimmungsgemäßen Ort befestigt werden kann. Am Trägerelement ist zunächst einmal ein Aufnahmeelement befestigt. Ob der Stromfluss über das Trägerelement erfolgt ist zunächst unerheblich, zumindest erfolgt dieser über das Aufnahmeelement.
  • Weiterhin umfasst die Aufnahmeanordnung ein Führungselement, welches im Gegensatz zu den Kontaktelementen nicht als Stromleiter vorgesehen ist. Das Führungselement ist hierbei entweder unmittelbar am Trägerelement oder am Aufnahmeelement befestigt. Denkbar ist auch eine Befestigung sowohl an Trägerals auch am Aufnahmeelement. Wesentlich ist, dass sich das Trägerelement entlang der Mittelachse erstreckt und am freien, vom Aufnahmeelement wegweisenden Ende auf der von der Mittelachse wegweisenden Außenseite von einem nicht-leitenden Material gebildet wird. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Mittelachse in der Mitte des Führungselements angeordnet ist.
  • Am Aufnahmeelement sind eine Mehrzahl Kontaktelemente angeordnet, über die beim Schaltvorgang der Kontakt hergestellt wird. Dabei erstrecken sich die Kontaktelemente gleichfalls in Längsrichtung, sind jedoch von der Mittelachse beanstandet und weisen insbesondere einen freien Abstand in radialer Richtung zum Führungselement auf. Die Kontaktelemente erstrecken sich hierbei über eine Führungslänge, wobei einerseits der Abstand vom Aufnahmeelement bis zur bestimmungsgemäßen Kontaktierungsstelle und andererseits bis zu deren freien Ende zu betrachten ist. Dabei sind die mehreren Kontaktelemente um die Mittelachse herum im Umfang verteilt angeordnet. Insofern bildet sich ein Freiraum zwischen dem nicht-leitenden Ende des Führungselements und den Kontaktelementen. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist weiterhin, dass die Kontaktelemente lösbar am Aufnahmeelement befestigt sind.
  • Auf anderer Seite umfasst die Schaltanordnung eine bewegte Kontaktanordnung. Dabei umfasst die Kontaktanordnung ein Einschubelement. Dieses Einschubelement kann für den Schaltvorgang in Längsrichtung zwischen einer Kontaktstellung und einer Freistellung verstellt werden. In der Kontaktstellung befindet sich das Einschubelement zumindest abschnittsweise zwischen dem Führungselement, insbesondere dessen nichtleitenden Ende, und den Kontaktelementen. Dabei ist es wesentlich, dass in der Kontaktstellung sämtliche vorhandene Kontaktelemente zumindest geringfügig elastisch verformt sind, so dass ein zuverlässiger Kontakt bzw. definierter Kontaktdruck zwischen den Kontaktelementen und dem Einschubelement gewährleistet ist. Demgegenüber ist das Einschubelement in der Freistellung von den Kontaktelementen beanstandet, sodass ein Stromfluss im Wesentlichen unterbunden ist.
  • Durch die neue erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schaltanordnung wird in besonders vorteilhafter Weise eine optimale Anpassung an die jeweiligen Schaltanforderungen ermöglicht, wobei hierzu eine unterschiedliche Anzahl an Kontaktelemente zum Einsatz kommen kann wobei demgegenüber die weiteren Bauteile der Schaltanordnung unverändert Verwendung finden können. Dennoch werden mit dieser flexibel anpassbaren Schaltanordnung eine zuverlässige Kontaktierung und ein hoher Stromfluss ermöglicht.
  • Entsprechend der mehreren im Umfang verteilt angeordneten Kontaktelemente ist es einerseits möglich das Einschubelement angepasst an die mehreren Kontaktelemente in Segmente unterteilt auszuführen. Von Vorteil ist es jedoch, wenn das Einschubelement als Rotationskörper ausgeführt wird. Somit erhöht sich die Flexibilität der Verwendung und gleichfalls werden die Kosten reduziert. Unberücksichtigt sind hierbei vorhandene Geometrien zur Befestigung des Einschubelements.
  • Zur vorteilhaften modularen Befestigung der Kontaktelemente weist das Aufnahmeelement eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete Aufnahmebohrungen auf. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Aufnahmebohrungen gleichmäßig im Umfang verteilt angeordnet sind. Zur Realisierung der jeweiligen Schaltanordnung sind dabei eine Anzahl von Kontaktelementen in entsprechenden Aufnahmebohrungen befestigt, wobei es möglich ist, eine andere Anzahl an Aufnahmebohrungen ohne Kontaktelemente zu belassen. Somit ist eine optimale Anpassung an die jeweiligen Anforderungen möglich. Eine vorteilhafte Befestigung wird durch die Verwendung von quer zu den Aufnahmebohrungen angeordneten Madenschrauben realisiert.
  • In einfacher Ausführungsform werden die Kontaktelemente gleichmäßig über die vorhandenen Aufnahmebohrungen verteilt angeordnet. Dabei ist es jedoch in besonders vorteilhafter Weise möglich, eine ungleiche Verteilung der Kontaktelemente vorzusehen.
  • Die ungleiche Verteilung der Kontaktelemente erfolgt dabei in besonders vorteilhafter Weise entsprechend der bestimmungsgemäß zu erwartenden Lasten. Die Bestimmung kann hierbei theoretisch anhand einer Berechnung bzw. einer Simulation erfolgen. Alternativ oder ergänzend ist es ebenso möglich, den Stromfluss durch die Schaltanordnung anhand eines Versuches zu ermitteln und somit die Kontaktelemente bei einem ungleichmäßigen Stromfluss die Mittelachse umgebend optimal anzuordnen.
  • Entsprechend der Notwendigkeit eine elastische Verformung der Kontaktelemente vorzusehen, wenngleich nur eine geringe Biegung erforderlich ist, ist es vorteilhaft, wenn sich die Kontaktelemente entlang der Mittelachse ausgehend vom Aufnahmeelement bis zur Kontaktierungsstelle zur Mittelachse weisend geneigt angeordnet sind. Dieses gewährleistet eine definierte Kontaktierungsstelle der Kontaktelemente am Einschubelement. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktelemente von der Kontaktierungsstelle ausgehend zum freien Ende hin von der Mittelachse wegweisend geformt sind. Dieses ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise das Einschieben des Einschubelements bei Verformung der Kontaktelemente.
  • Zur Verhinderung eines Klemmens oder eines zu großen Widerstandes beim Einschieben des Einschubelement unter die Kontaktelemente bei gleichzeitigem Aufschieben des Einschubelements auf das Führungselement ist es von Vorteil, wenn zumindest ein minimales Spiel zwischen dem Führungselement und dem Einschubelement vorhanden ist. Dabei sollte das Spiel jedoch gering gewählt werden, sodass das Führungselement seine Funktion zur Sicherstellung der Position des Einschubelements erfüllen kann. Zu berücksichtigen sind für das Spiel die möglichen Toleranzen, Wärmedehnungen und Abweichungen in der Position des Einschubelements relativ zum Führungselement.
  • In jedem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn unter Berücksichtigung des vorhandenen Spiels und entsprechender Toleranzen und weiterhin unter Berücksichtigung einer möglichen Verformung des Führungselements in jedem Fall gewährleistet wird, dass jedes der vorhandenen Kontaktelemente unabhängig von der relativen Position des Einschubelement relativ zum Führungselement in der Kontaktstellung jedes der Kontaktelemente zumindest minimal elastisch verformt ist. Somit ist gewährleistet, dass auch bei einer nicht exakt koaxialen Stellung des Einschubelements relativ zum Führungselement bzw. zu der Anordnung der Kontaktelemente jedes der vorhandenen Kontaktelemente im Kontakt mit dem Einschubelement ist.
  • Die Gestaltung des Führungselements kann unterschiedlich erfolgen. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Führungselement einen bolzenförmigen oder einen rohrförmigen Führungsträger auf. Dabei kann der Führungsträger aus einem leitenden Material, beispielsweise aus Stahl, bestehen. Somit kann eine vorteilhafte Stabilität des Führungselements gewährleistet werden. Am freien Ende hingegen befindet sich auf der radial auswärts weisenden Seite, d. h. auf der von der Mittelachse wegweisenden Seite, eine Führungshülse, welche entsprechend aus einem nicht-leitenden Material hergestellt ist. Ob es sich hierbei um ein keramisches Material, um Kunststoff oder ein sonstiges Material handelt ist zunächst unerheblich.
  • Das Führungselement erstreckt sich entlang der Mittelachse über eine Führungslänge ausgehend vom Aufnahmeelement bis zum freien Ende. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich die Führungshülse über zumindest einem Viertel, besonders vorteilhaft über zumindest einem Drittel, und höchstens der Hälfte der Führungslänge erstreckt. Somit wird eine vorteilhafte Führung des Einschubelements gewährleistet und zugleich eine Isolierung gegenüber einem Führungsträger aus einem elektrisch leitenden Material.
  • In einfachster Form kann vorgesehen sein, dass sowohl das Einschubelement eine zylindrische Bohrung aufweist als auch das Führungselement am Außenumfang zylindrisch ausgeführt ist. Hiervon ausgehend kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass die Führungshülse am Außenumfang ausgehend von einer Zylinderfläche profiliert ausgeführt ist. Beispielsweise können in Längsrichtung oder diagonal verlaufende Nuten vorgesehen sein. Auch kann vorgesehen sein, dass die Führungshülse eine Vielzahl im Umfang verteilt angeordnete sich in Längsrichtung erstreckende Rippen aufweist.
  • Zur vorteilhaften Positionierung und Befestigung des verschiebbaren Einschubelements weist die Kontaktanordnung in besonders vorteilhafter Weise einen Kontaktarm auf, an dessen Ende das Einschubelement befestigt ist. Insofern wird das Einschubelement mit dem Kontaktarm bewegt.
  • Dieses ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine Ausführung mit einer Einstellbarkeit der Position des Einschubelements am Kontaktarm in Längsrichtung. Entsprechend kann somit die Kontaktierungsstelle am Einschubelement in der Kontaktstellung sowie der resultierende Abstand zwischen dem Einschubelement und den Kontaktelemente in der Freistellung optimal eingestellt werden. Dabei ist es nötig, dass die Position des Einschubelements relativ am Kontaktarm fixierbar ist. Dies kann beispielsweise durch Längsschlitze im Kontaktarm realisiert werden, durch die eine Verschraubung des Einschubelements erfolgt.
  • Um in vorteilhafter Weise zuverlässig die Freistellung des Einschubelements als Ausgangsposition zur Kontaktierung sicherstellen zu können ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Aufnahmeanordnung einen Anschlag aufweist, mittels dem ermöglicht wird, dass das Einschubelement die Freistellung zuverlässig einnehmen kann. Hierzu ist der Anschlag am Trägerelement befestigt und erstreckt sich bis über das freie Ende der Kontaktelemente sowie über das freie Ende des Führungselements hinaus.
  • In besonders vorteilhafter Weise weist der Anschlag zumindest einen Anschlagpuffer auf, auf dem die Kontaktanordnung, insbesondere das Einschubelement, in der Freistellung zur Auflage kommen kann. Dazu ist der Anschlagpuffer auf der zur Mittelachse weisenden Seite des Anschlags beanstandet von der Mittelachse anzuordnen. Weiterhin ist es erforderlich, dass der Anschlagpuffer aus einem nicht-leitenden Material hergestellt ist. Dass die Kontaktanordnung bzw. das Einschubelement und/oder der Kontaktarm bei einer Verschiebung in Längsrichtung in die Kontaktstellung weiterhin am Anschlagpuffer aufliegt ist nicht erforderlich. Vielmehr übernimmt das Führungselement die Sicherstellung der Position des Einschubelements beim Verschieben in die Kontaktstellung.
  • Zur Verhinderung eines ungewollten Stromflusses bzw. Überschlages zwischen dem Einschubelement und den Kontaktelementen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Einschubelement über die Freistellung hinausgehend in eine weiter von den Kontaktelementen beanstandet Position verstellt werden kann. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktarm zwischen einer Ruhestellung und der Freistellung um eine Schwenkachse schwenkbar ist. In diesem Zusammenhang dämpft besonders vorteilhaft der Anschlagpuffer die Schwenkbewegung. Zur Ermöglichung der Kontaktierung ist es in jedem Fall erforderlich, dass der Kontaktarm weiterhin von der Freistellung in Längsrichtung in die Kontaktstellung verschoben werden kann.
  • Entsprechend der Aufgabe der Erfindung verschiedene Schaltanordnungen möglichst einfach realisieren zu können, ist es ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein Baukasten zur Bildung einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung wie zuvor beschrieben. Im Baukasten werden sämtliche Elemente der erfindungsgemäßen Schaltanordnung mit Ausnahme der Anzahl der Kontaktelemente als Gleichteile ausgeführt. In naheliegender Weise werden ebenso vorzugsweise sämtliche Kontaktelemente als Gleichteile ausgeführt. Die Realisierung einer angepassten Schaltanordnung erfolgt durch die Auswahl der erforderlichen Anzahl und der vorteilhaften Verteilung im Umfang der Kontaktelemente.
  • In den nachfolgenden Figuren wird eine beispielhafte Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Schaltanordnung skizziert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Schaltanordnung in der Kontaktstellung;
    Fig. 2
    eine Ansicht analog Figur 1 in der Freistellung;
    Fig. 3
    ein Längsschnitt entlang der Mittelachse durch die Schaltanordnung.
  • In der Fig. 1 wird eine beispielhafte Ausführungsform für eine Schaltanordnung 01 skizziert, wobei in diesem Fall eine vollständige Besetzung mit Kontaktelementen 08 vorhanden ist. Zu erkennen ist zunächst einmal auf der rechten Seite die im Verwendungsfall feststehende Aufnahmeanordnung 02 mit dem Trägerelement 04. Am Trägerelement 04 ist zunächst einmal das Aufnahmeelement 05 befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Führungselement 11 am Aufnahmeelement 05 befestigt ist. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass das Führungselement 11 unmittelbar am Trägerelement 04 befestigt wird. Weiterhin am Aufnahmeelement sind die Mehrzahl der Kontaktelemente 08 befestigt. Wesentlich ist hierbei, dass die Kontaktelemente 08 lösbar sind und je nach Anwendungsfall in der Anzahl variabel eingesetzt werden können.
  • Weiterhin zu erkennen ist der Anschlag 15, welcher gleichfalls am Trägerelement 04 befestigt ist. Dieser weist auf der zur Mittelachse 03 weisenden Seite zwei auf unterer Seite angeordnete Anschlagpuffer 16 auf.
  • Auf linker Seite dargestellt befindet sich die Kontaktanordnung 21, welche 21 nur abschnittsweise dargestellt ist. Insbesondere zu erkennen ist das Einschubelement 22, welches 22 sich in der dargestellten Kontaktstellung im Kontakt mit den Kontaktelementen 08 befindet. Das Einschubelement 22 ist hierbei an dem Kontaktarm 23 befestigt.
  • In der nachfolgenden Fig. 2 ist die Schaltanordnung 01 aus Fig. 1 nunmehr in der Freistellung skizziert. In diesem Fall befindet sich die Kontaktanordnung 21 in Längsrichtung verschoben mit dem Einschubelement 22 beanstandet von den Kontaktelementen 08.
  • Weiterhin zu erkennen ist in dieser Ansicht die Gestaltung des Führungselements 11, welches 11 gebildet wird von einem Führungsträger 13 sowie einer Führungshülse 12. Hierbei wird der Führungsträger 13 von einem Rohrabschnitt gebildet und hat hierbei die Aufgabe die Position des Einschubelement 22 bei auftretenden Querkräften sicherzustellen. Die radial außerhalb des Führungsträger 13 angeordnete Führungshülse 12 ist hingegen aus einem nicht-leitenden Material hergestellt und gewährleistet die elektrische Isolierung zwischen dem Einschubelement 22 und dem Führungsträger 13. Wie weiterhin zu erkennen ist, weist die Führungshülse 12 in diesem Ausführungsbeispiel eine zylinderförmige Außenfläche auf.
  • Wenngleich die Schaltanordnung 01 in diesem Ausführungsbeispiel eine vollständige Besetzung des Aufnahmeelements 05 mit Kontaktelementen 08 aufweist, so ist im Verwendungsfall vorgesehen, dass nur die erforderliche Anzahl an Kontaktelementen 08 eingesetzt wird. Hierzu sind die einzelnen Kontaktelemente 08 jeweils in Aufnahmebohrungen 06 des Aufnahmeelements 05 aufgenommen und werden jeweils mit zwei Madenschrauben 07 befestigt.
  • In der Fig. 3 wird die Schaltanordnung 01 nochmals in einem Längsschnitt durch die Mittelachse 03 skizziert. Zu erkennen ist wiederum aufrechter Seite angeordnet das Trägerelement 04 mit dem daran befestigten Aufnahmeelement 05. Am Aufnahmeelement 05 befestigt ist der Führungsträger 13 des Führungselements 11. Das Aufnahmeelement 05 weist im Umfang verteilt eine Mehrzahl an Aufnahmebohrungen 06 auf, in denen 06 jeweils ein Kontaktelementen 08 befestigt ist. Hierzu werden quer angeordnete Madenschrauben 07 eingesetzt.
  • Unterhalb der Kontaktelemente 08 und dem Aufnahmeelement 05 ist am Trägerelement 04 der Anschlag 15 befestigt. Dieser erstreckt sich bis über das freie Ende der Kontaktelemente 08 sowie das freie Ende des Sicherungselements 11 hinaus.
  • Weiterhin zu erkennen ist wiederum die Kontaktanordnung 21 mit dem abschnittsweise sichtbaren kontaktarm 23, an dessen Ende das Einschubelement 22 befestigt ist. Das Einschubelement 22 weist auf der zur Mittelachse weisenden Innenseite eine zylindrische Bohrung auf, die geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Führungshülse 12 des Führungselements 11. Der Außendurchmesser des Einschubelement 22 an seinem freien Ende ist so gewählt, dass in der Kontaktstellung wie in Fig. 1 dargestellt eine geringfügige elastische Verformung sämtlicher Kontaktelemente 08 gewährleistet ist. Weiterhin zu erkennen ist, dass das Einschubelement 22 in Längsrichtung entlang der Mittelachse 03 geringfügig relativ zum Kontaktarm 23 verschoben werden kann und hierbei an bevorzugter Position mit einer Einschubfixierung 24 am Kontaktarm 23 fixiert werden kann.

Claims (15)

  1. Schaltanordnung (01) zur Schaltung einer elektrischen Verbindung mit einer eine Längsrichtung definierende Mittelachse (03),
    umfassend eine ruhende Aufnahmeanordnung (02) mit einem Trägerelement (04) und mit einem daran befestigten Aufnahmeelement (05) und mit einem Führungselement (11), welches (11) am Trägerelement (04) und/oder am Aufnahmeelement (05) befestigt ist und sich entlang der Mittelachse (03) erstreckt und zumindest am vom Trägerelement (04) beabstandeten freien Ende auf der von der Mittelachse (03) wegweisenden Außenseite von einem nicht-leitenden Material gebildet wird, und mit mehreren Kontaktelementen (08), welche (08) im Umfang verteilt radial beabstandet zum Führungselement (11) angeordnet und jeweils am Aufnahmeelement (05) lösbar befestigt sind und sich in Längsrichtung erstrecken und bei einer radialen Belastung am freien Ende eine elastische Verformung aufweisen, weiterhin umfassend eine bewegte Kontaktanordnung (21) mit einem Einschubelement (22), welches (22) in einer Kontaktstellung zumindest abschnittsweise zwischen dem Führungselement (11) und den elastisch verformten Kontaktelementen (08) und bei einer Verstellung zu einer in Längsrichtung versetzten Freistellung beabstandet von den Kontaktelementen (08) angeordnet ist.
  2. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Einschubelement (11) als Rotationskörper ausgeführt ist.
  3. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Aufnahmeelement (05) eine Mehrzahl im Umfang verteilter Aufnahmebohrungen (06) aufweist, wobei in einer Anzahl der Aufnahmebohrungen (06) jeweils ein Kontaktelement (08) lösbar, insbesondere jeweils mittels zweier Madenschrauben, befestigt ist.
  4. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktelemente (08) ungleichmäßig im Umfang verteilt angeordnet sind.
  5. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anordnung entsprechend einer berechneten bzw. simulierten oder einer mittels Erprobung ermittelten Aufteilung des Stromflusses gewählt ist.
  6. Schaltanordnung (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktelemente (08) vom Aufnahmeelement (05) bis zu einer Kontaktierungsstelle geneigt auf die Mittelachse (03) zuweisend ausgerichtet sind und ab der Kontaktierungsstelle bis zum freien Ende von der Mittelachse (03) wegweisend geformt sind.
  7. Schaltanordnung (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Kontaktstellung zwischen dem Einschubelement (22) und dem Führungselement (11) ein theoretisches Spiel vorhanden ist, wobei unabhängig von der Lage des Einschubelements (22) relativ zum Führungselement (11) und dessen möglicher Verformung eine elastische Verformung aller vorhandenen Kontaktelemente (08) vorhanden ist.
  8. Schaltanordnung (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Führungselement (11) einen bolzenförmigen oder rohrförmigen Führungsträger (13) und am freien Ende eine Führungshülse (12) aus einem nichtleitenden Material aufweist.
  9. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Führungshülse (12) über zumindest einem Viertel einer Führungslänge vom Aufnahmeelement (05) bis zum freien Ende erstreckt; und/oder
    dass die Führungshülse (12) am Außenumfang zylindrisch oder ausgehend von einer Zylinderform profiliert ausgeführt ist.
  10. Schaltanordnung (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kontaktanordnung (21) einen Kontaktarm (23) umfasst, an dessen Ende das Einschubelement (22) befestigt ist.
  11. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Einschubelement (22) am Kontaktarm (23) in der Längsrichtung einstellbar und fixierbar ist.
  12. Schaltanordnung (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Aufnahmeanordnung (02) einen Anschlag (15) aufweist, welcher (15) am Trägerelement (04) befestigt ist und sich über das frei Ende des Führungselements (11) hinaus erstreckt.
  13. Schaltanordnung (01) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anschlag auf der zur Mittelachse (03) weisenden Seite zumindest einen nicht-leitenden Anschlagpuffer (16) aufweist auf dem die Kontaktanordnung (21) zumindest in der Freistellung zur Auflage kommen kann.
  14. Schaltanordnung (01) nach einer der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kontaktarm (21) zwischen einer Ruhestellung und der Freistellung um eine Schwenkachse schwenkbar und zwischen der Freistellung und der Kontaktstellung in Längsrichtung verschiebbar ist.
  15. Baukasten zur Bildung einer Schaltanordnung (01) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei verschiedene Schaltanordnungen durch die Variation der Anzahl der Kontaktelemente (08) bei baugleichem Aufnahmeelement (05) und baugleichen Führungselement (11) gebildet werden.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2800048A1 (de) * 1977-01-10 1978-07-13 Sprecher & Schuh Ag Federndes kontaktstueck zum einstecken eines kontaktstiftes und verfahren zu seiner herstellung
JP2000182722A (ja) * 1998-12-18 2000-06-30 Mitsubishi Electric Corp 開閉装置
US20180019074A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 Abb Schweiz Ag Vibration-limiting device for an apparatus comprising a switchgear and a switching device, such as a circuit breaker, and apparatus comprising said vibration-limiting device

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