Title:
Laststufenschalter
Kind Code:
B4
Abstract:

Laststufenschalter (1), umfassend
– ein Ölgefäß (18) mit einer Innenwand (20);
– einen Lastumschaltereinsatz (14), umfassend
• ein um eine Achse (A) drehbares Schaltrohr (15)
• mindestens ein Schaltmodul (24), das dem Schaltrohr (15) zugeordnet ist und das ein am Schaltrohr (15) befestigtes Schaltsegment (25) umfasst;
• zu jedem Schaltmodul (24) eine zugeordnete Betätigungsanordnung (41);
• zu jedem Schaltmodul (24) eine Widerstandsanordnung (27), die mehrere einzelne und baugleiche Widerstandselemente (28) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass
– jedes Schaltmodul (24) eine der Widerstandsanordnungen (27) umfasst, die am Schaltrohr (15) befestigt ist;
– jede Betätigungsanordnung (41) mehrere baugleiche Betätigungselemente (50) umfasst, die an der Innenwand (20) befestigt sind;
– in Abhängigkeit von der Anordnung der Schaltsegmente (25) und der Widerstandsanordnungen (27) und von der Montage der mehreren baugleichen Betätigungselemente (50) an der Innenwand (20) der Laststufenschalter ein Lastwähler (1) oder ein Lastumschalter (1) ist.



Inventors:
Hoepfl, Klaus (93142, Maxhütte-Haidhof, DE)
Wrede, Silke (93197, Zeitlarn, DE)
Kotz, Christian (93489, Schorndorf, DE)
Dohnal, Dieter, Dr. (93138, Lappersdorf, DE)
Application Number:
DE102013107552A
Publication Date:
01/22/2015
Filing Date:
07/16/2013
Assignee:
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, 93059 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102011113718A1N/A2013-03-21
DE102007004530A1N/A2007-09-06
DE10055406C1N/A2002-04-04
DE19510809C1N/A1996-07-04
DE3833126C2N/A1995-11-30
DE4231353A1N/A1993-04-01
DE4011019C1N/A1991-12-05
DE1231805BN/A1967-01-05
Foreign References:
GB1483003A1977-08-17
GB2457079A2009-08-05
201000907942010-04-15
EP03558141990-02-28
WO2006004527A12006-01-12
Claims:
1. Laststufenschalter (1), umfassend
– ein Ölgefäß (18) mit einer Innenwand (20);
– einen Lastumschaltereinsatz (14), umfassend
• ein um eine Achse (A) drehbares Schaltrohr (15)
• mindestens ein Schaltmodul (24), das dem Schaltrohr (15) zugeordnet ist und das ein am Schaltrohr (15) befestigtes Schaltsegment (25) umfasst;
• zu jedem Schaltmodul (24) eine zugeordnete Betätigungsanordnung (41);
• zu jedem Schaltmodul (24) eine Widerstandsanordnung (27), die mehrere einzelne und baugleiche Widerstandselemente (28) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass
– jedes Schaltmodul (24) eine der Widerstandsanordnungen (27) umfasst, die am Schaltrohr (15) befestigt ist;
– jede Betätigungsanordnung (41) mehrere baugleiche Betätigungselemente (50) umfasst, die an der Innenwand (20) befestigt sind;
– in Abhängigkeit von der Anordnung der Schaltsegmente (25) und der Widerstandsanordnungen (27) und von der Montage der mehreren baugleichen Betätigungselemente (50) an der Innenwand (20) der Laststufenschalter ein Lastwähler (1) oder ein Lastumschalter (1) ist.

2. Laststufenschalter (1) nach Anspruch 1, wobei jedes baugleiche Betätigungselement (50) zur Befestigung an der Innenwand (20) mehrere Bohrungen (60) und mehrere Durchbrüche (62) besitzt und eine obere Steuerkurve (51) und eine untere Steuerkurve (52) ausgeformt hat.

3. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei jedes Schaltsegment (25) zwei Vakuumschaltröhren (33, 34), denen jeweils ein Betätigungshebel (45) zugeordnet ist, mehrere bewegliche Kontakte (29A) für einen Ableitkontakt (391) und mehrere bewegliche Kontakte (29S) für Stufenkontakte (392) oder Wählerkontakte (84) umfasst.

4. Laststufenschalter (1) nach den zwei vorigen Ansprüchen, wobei jeder Betätigungshebel (45) eine Rolle (43) trägt, die mit der jeweiligen oberen Steuerkurve (51) beziehungsweise der jeweiligen unteren Steuerkurve (52) zusammenwirkt.

5. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei jede Widerstandsanordnung (27) einen sektorförmigen Träger (29), in dem die baugleichen Widerstandselemente (28) sitzen, umfasst und somit eine baugleiche Widerstandsanordnung (27) ist.

6. Laststufenschalter (1) nach Anspruch 5, wobei
– in jedem Schaltmodul (24) der sektorförmige Träger (29) der jeweiligen Widerstandsanordnung (27), das jeweilige Schaltsegment (25), ein massereiches Element (36) und eine Schwungmasse (35), die zur Unterstützung des zeitlichen Bewegungsablaufs des Schaltvorgangs dienen, um die Achse (A) herum angeordnet sind;
– an der Innenwand (20) entsprechende Betätigungselemente (50) derart angebracht sind, dass der Laststufenschalter ein Lastwähler (1) ist.

7. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen Anspruch, wobei das Schaltrohr (15) zu jedem Schaltmodul (24) eine Halterung (40) trägt, die das jeweilige Schaltsegment (25), die jeweilige Widerstandsanordnung (27) und das jeweilige massereiche Element (36) radial um die Achse (A) herum haltert.

8. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen oder vorvorigen Anspruch, wobei der Lastwähler (1) drei am Schaltrohr (15) entlang der Achse (A) angeordnete Schaltmodule (24) aufweist.

9. Laststufenschalter (1) nach Anspruch 5, wobei
– in jedem Schaltmodul (24) drei der sektorförmigen Träger (29) derart um die Achse (A) herum angeordnet sind, dass
• diese das Schaltrohr (15) umschließen,
• in Richtung der Achse (A) und von den Widerstandsanordnungen (27) beabstandet drei Schaltsegmente (25) um das Schaltrohr (15) herum angebracht sind, und
• an der Innenwand (20) entsprechende Betätigungselemente (50) derart angebracht sind, dass der Laststufenschalter ein Lastumschalter (1) ist.

10. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen Anspruch, wobei
– das Schaltrohr (15) eine erste Halteeinrichtung (81) für die Widerstandsanordnungen (27) trägt, so dass diese das Schaltrohr (15) umschließen;
– das Schaltrohr (15) in axialer Richtung eine zweite Halteeinrichtung (82) trägt, die die drei Schaltsegmente (25) um das Schaltrohr (15) herum haltert.

11. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen oder vorvorigen Anspruch, wobei der Lastumschalter (1) drei am Schaltrohr (15) radial um die Achse (A) herum angeordnete Schaltsegmente (25) aufweist.

12. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
– an einer Innenfläche (56) eines jeden Betätigungselements (50) mindestens ein Ableitkontakt (391) und mindestens ein Stufenkontakt (392) oder ein Wählerkontakt (84) über jeweils ein Halteelement (31) verbunden und an einer Außenwand (16) des Ölgefäßes (18) gehaltert sind;
– ein elektrisches Anschlusselement (68) des jeweiligen Ableitkontakts (391) oder ein elektrisches Anschlusselement (39, 85, 86) des jeweiligen Stufenkontakts (392) oder jeweiligen Wählerkontakts (84) durch eine Schirmkappe (30) zur Außenwand (16) des Ölgefäßes (18) geführt ist.

13. Laststufenschalter (1) nach dem vorigen Anspruch, wobei aufgrund der Anordnung zumindest der Schaltsegmente (25) und der Widerstandsanordnungen (27) der Laststufenschalter (1) ein Lastwähler ist und der Ableitkontakt als ein durchgehender Ableitring (391) ausgebildet ist.

14. Laststufenschalter (1) nach dem vorvorigen Anspruch, wobei aufgrund der Anordnung zumindest der Schaltsegmente (25) und der Widerstandsanordnungen (27) der Laststufenschalter (1) ein Lastumschalter ist und der Ableitkontakt (391) ein Ringsegment ist.

15. Laststufenschalter (1) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Schwungmasse (35) am Schaltrohr (15) montiert ist.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laststufenschalter. Der Laststufenschalter umfasst einen Lastumschaltereinsatz, ein um eine Achse drehbares Schaltrohr, dem mindestens ein Schaltmodul zugeordnet ist. Das Schaltmodul umfasst mindestens ein am Schaltrohr befestigtes Schaltsegment und eine Widerstandsanordnung. Dem Schaltmodul ist an einer Innenwand eines Ölgefäßes mindestens eine Betätigungsanordnung zugeordnet.

Laststufenschalter (im Englischen „on-load tap-changers”, abgekürzt OLTC) sind im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Sie dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren.

Solche Laststufenschalter werden in Lastwähler und Lastumschalter mit Wähler unterteilt.

Bei einem Lastumschalter mit Wähler, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 100 55 406 C1 offenbart, ist der Wähler, bestehend aus einem Feinwähler und eventuell einem Vorwähler, unterhalb des Lastumschalters angeordnet. Der Wähler dient zur leistungslosen Anwahl der jeweiligen neuen Wicklungsanzapfung des Stufentransformators, auf die umgeschaltet werden soll. Der Lastumschalter dient zur nachfolgenden schnellen und unterbrechungslosen Umschaltung von der beschalteten auf die neue, vorgewählte Wicklungsanzapfung, die zu beschalten ist.

Aus der GB 1 483 003 A ist ein Lastumschalter für einen Laststufenschalter mit Wähler bekannt. Der Lastumschalter umfasst ein Ölgefäß und darin einen Lastumschaltereinsatz, der aus drei Zylinderschalen aufgebaut ist, die mit Hilfe eines oberen Festteils und eines unteren Festteils ein ortsfestes zylindrisches Gehäuse bilden. Im oberen Bereich des Lastumschalters befinden sich in den Zylinderschalen Haupt- und Hilfskontakte, die einer bestimmten Phase zugeordnet sind. Die Haupt- und Hilfskontakte werden im Innern des Lastumschalters mit beweglichen Kontakten durch eine Hohlwelle über Hebel beschaltet und führen die eigentliche Umschaltung unter Last aus. Die beweglichen Kontakte sind stets einer Phase zugeordnet und bewegen sich im selben Bereich. Dabei schalten diese beweglichen Kontakte einer Phase stets zwischen zwei Hauptkontakten, die am Rand der Bereiche angeordnet sind. Unterhalb des unteren Festteils weist jede Zylinderschale zwei Ausnehmungen auf, in die jeweils ein Überschaltwiderstand einsetzbar ist. Die Überschaltwiderstände werden bei der Montage an den jeweiligen Zylinderschalen fixiert und bleiben ortsfest im Lastumschalter. Die Überschaltwiderstände sind über Leitungen elektrisch mit den beweglichen Kontakten verbunden und dienen der Kompensation der Kreisströme, die bei einer Umschaltung entstehen.

Auch die Publikation WO 2006/004 527 A1 offenbart einen Lastumschalter für einen Laststufenschalter, der zwei Lastzweige, nämlich Hauptzweig und Widerstandszweig, aufweist. Der Hauptzweig besteht aus einer Vakuumschaltröhre und einem Hauptschaltkontakt, die in Reihe geschaltet sind. Der Widerstandszweig besteht aus einer Vakuumschaltröhre, einem Widerstandsschaltkontakt und einem Widerstand, die in Reihe geschaltet sind. Die Umschaltung im Lastumschalter erfolgt stets, nachdem der Wähler die Wicklung, auf die umgeschaltet werden soll, vorgewählt hat. Sowohl der Hauptschaltkontakt als auch der Widerstandskontakt sind derart ausgebildet, dass die Umschaltung durch eine Drehbewegung in die immer gleiche Richtung erfolgt. Bei jeder Umschaltung wird stets der Hauptschaltkontakt vor dem Widerstandsschaltkontakt über ein Maltesergetriebe, welches aus zwei Bewegungsübertragungsteilen und zwei Bolzen besteht, mittels einer Welle und einem Energiespeicher betätigt.

Aus der US 2010/0 090 794 A1 ist ein Widerstand für Hochspannungseinrichtungen, insbesondere für Laststufenschalter bekannt. Der Widerstand besteht dabei aus drei Widerstandsmodulen, die jeweils einer Phase zugeordnet sind. Jedes Widerstandsmodul ist über eine Leitung mit den jeweiligen Vakuumschaltern des Lastumschalters verbunden. Die Widerstandselemente sind zwischen zwei aus Isoliermaterial bestehenden Balken auf dem Lastumschalter angeordnet. Die Widerstandsmodule bestehen aus mehreren übereinander gestapelten Widerstandselementen. Jedes Widerstandselement besteht dabei aus einem Rahmen und darin angeordneten spiralförmigen Widerstandsteilen.

In der EP 0 355 814 A2 wird ein Federenergiespeicher für einen Stufenschalter, der während des Betriebs die Entstehung von Metallspänen verhindert, beschrieben. Dies geschieht mittels eines Rahmens, in dem zwei kurze Federn verwendet werden. Diese werden beim Zusammendrücken auf Grund ihrer Länge nicht verbogen und reiben dadurch nicht an der Gehäusewand.

Die Patentschrift DE 10 2011 113 718 A1 beschreibt einen Laststufenschalter bei dem die die eigentliche Lastumschaltung durchführenden Vakuumschaltröhren fest im oberen Bereich angeordnet sind und mittels Nockenscheiben betätigt werden. Die Vorwahl der zu beschaltenden, linear in einer vertikal verlaufenden Bahn angeordneten Stufenkontakte erfolgt mittels beweglicher Kontakte über einen Kontaktträger. Sowohl die Nockenscheiben als auch der Kontaktträger werden mittels eines Kraftspeichers über eine Antriebswelle betätigt. Die vertikale Anordnung der Stufenkontakte ermöglicht es, deren Anzahl relativ einfach zu erweitern, damit auch die Anzahl der Stufen im Stufentransformator zu erhöhen, ohne dabei den Durchmesser des gesamten Laststufenschalters zu vergrößern.

Lastwähler, wie beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 38 33 126 C2 beschrieben, dienen ebenso wie der Lastumschalter mit Wähler dazu, die Anzapfungen der Regelwicklungen dieser Stufentransformatoren unter Last umzuschalten und damit Spannungsänderungen beim Verbraucher gezielt auszugleichen. Durch den Verzicht auf die Trennung des Lastumschalters vom Wähler lassen sich Lastwähler weniger aufwendig herstellen. Lastwähler haben nur einen begrenzten Einsatzbereich, wie z. B. durch die begrenzt mögliche Stufenzahl. Dieses Dokument bildet den Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Auch die GB 2 457 079 A beschreibt einen Laststufenschalter der als Lastwähler ausgestaltet ist. Dieser weist im Innern eine Umschaltvorrichtung mit zwei Vakuumschaltröhren auf. Beide Vakuumschaltröhren werden über jeweils einen Nockenstößel geöffnet bzw. geschlossen. Dies geschieht, indem die Umschaltvorrichtung gedreht wird und die Nockenstößel die Innenkontur der Nockenbahn abfahren. Die Nockenbahn wird durch einen Montagerahmen umschlossen, in dem die Anschlüsse der Stufenanzapfungen angeschlossen sind.

Beide Arten von Laststufenschaltern werden bei der Umschaltung von einem Motorantrieb betätigt. Durch den Motorantrieb wird eine Abtriebs- beziehungsweise Eintriebswelle bewegt, die einen Kraftspeicher aufzieht. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt im Zeitraum von Millisekunden (ms) einen Lastumschaltereinsatz, der dabei einen spezifischen Schaltablauf während der Lastumschaltung vollführt. Dabei werden dann verschiedene Schaltkontakte und Widerstandskontakte in bestimmter zeitlicher Reihenfolge betätigt. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Vorteilhafterweise werden Vakuumschaltröhren als Schaltelemente zur Lastumschaltung eingesetzt. Dies beruht darauf, dass die Verwendung von Vakuumschaltröhren zur Lastumschaltung eine Lichtbogenbildung im Öl und damit die Ölverschmutzung des Lastumschalteröles verhindert, wie beispielsweise in den deutschen Patentschriften DE 195 10 809 C1 und DE 40 11 019 C1 sowie den deutschen Offenlegungsschriften DE 42 31 353 A1 und DE 10 2007 004 530 A1 beschrieben.

Nachteilig an diesen Laststufenschaltern sind das mittig rotierende Getriebe und die Betätigungselemente sowie die feststehenden Kontakte und Widerstandsanordnungen. Dies beruht darauf, dass beispielsweise für die Schaltsegmente oder auch die Widerstandsanordnung komplexe Tragelemente notwendig sind und im Lastwähler diese Elemente anders angeordnet sein müssen Ferner sind flexible Kontakt- bzw. Stromverbindungen nötig. Hinzu kommt, dass einige Bauteile derart genau und verzugsfrei gefertigt werden müssen, dass sie in den Laststufenschalter eingebaut werden können. Sollten diese Bauteile mit einem Spritzgießverfahrens hergestellt werden, muss für jedes der unterschiedlichen Bauteile eine eigene Spritzgussform angefertigt werden, was die Kosten eines Laststufenschalters erhöht.

So offenbart die deutsche Auslegeschrift DE 1 231 805 B bereits einen Anzapfwähler für Stufenschalter von Regeltransformatoren, der vorzugsweise unterhalb eines Lastumschalters angeordnet ist und nach einem Baukastenprinzip aufgebaut ist, so dass der Anzapfwähler für verschiedene Stufenschalter einsatzfähig ist.

Aufgabe der Erfindung ist, einen einfachen und kostengünstigen Laststufenschalter zu schaffen, der eine große Anzahl von Gleichteilen im Hinblick auf Lastwähler oder Lastumschalter verwendet, so dass unterschiedliche Funktionalitäten des Laststufenschalters realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird durch Laststufenschalter gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

Der erfindungsgemäße Laststufenschalter umfasst einen Lastumschaltereinsatz und ein um eine Achse drehbares Schaltrohr. Dem Schaltrohr ist mindestens ein Schaltmodul zugeordnet. Dabei umfasst das Schaltmodul des Laststufenschalters mindestens ein am Schaltrohr befestigtes Schaltsegment und eine Widerstandsanordnung. An einer Innenwand eines Ölgefäßes ist dem Schaltmodul ein Betätigungselement zugeordnet.

Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Widerstandsanordnung mehrere einzelne und baugleiche Widerstandselemente auf. Ferner ist vorgesehen, dass die Betätigungsanordnung mehrere baugleiche Betätigungselemente umfasst, die an der Innenwand des Ölgefäßes dem Schaltmodul zugeordnet sind. Dabei ist in Abhängigkeit von der Anordnung des mindestens einen baugleichen Schaltsegments, der mindestens einen Widerstandsanordnung und der Montage der mehreren baugleichen Betätigungselemente an der Innenwand des Ölgefäßes der Laststufenschalter entweder ein Lastwähler oder ein Lastumschalter.

Da die einzelnen Bauteile der Schaltmodule sowohl bei einem Lastwähler als auch bei einem Lastumschalter verwendet werden können, schafft dieser Laststufenschalter eine große Anzahl von Gleichteilen. Diese können dann nach einem Baukastenprinzip, wie nachfolgend weiter beschrieben ist, zusammengebaut werden. Durch die Verwendung dieser Gleichteile lassen sich immense Herstellkosten einsparen, so dass ein kostengünstiger Laststufenschalter geschaffen ist.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung sitzen die baugleichen Widerstandselemente jeweils in einem sektorförmigen Träger und bilden somit eine baugleiche Widerstandsanordnung, die im Lastwähler oder Lastumschalter entsprechend angeordnet wird, um die Funktionalität des Lastwählers oder Lastumschalters zu ermöglichen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die baugleichen Betätigungselemente zur Befestigung an der Innenwand des Ölgefäßes mehrere Bohrungen und mehrere Durchbrüche. Ferner haben die baugleichen Betätigungselemente eine obere Steuerkurve und eine untere Steuerkurve ausgeformt.

Insbesondere kann jedes Schaltsegment zwei Vakuumschaltröhren umfassen, denen jeweils ein Betätigungshebel zugeordnet ist, und mehrere bewegliche Kontakte für den Ableitkontakt und mehrere bewegliche Kontakte für die Stufenkontakte beim Lastumschalter beziehungsweise für die Wählerkontakte beim Lastwähler.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters sind im Schaltmodul der sektorförmiger Träger der baugleichen Widerstandsanordnung, ein Schaltsegment und ein massereiches Element um die Achse des Schaltrohres herum angeordnet. Zudem sind an der Innenwand des Ölgefäßes entsprechend Betätigungselemente derart angebracht, dass der erfindungsgemäße Laststufenschalter in dieser Ausführungsform ein Lastwähler ist.

Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform des Laststufenschalters als ein Lastwähler das Schaltrohr eine Halterung tragen, die ein Schaltsegment, eine Widerstandsanordnung und das massereiche Element radial um die Achse des Schaltohres herum haltert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststufenschalters sind im Schaltmodul die sektorförmigen Träger mehrerer baugleicher Widerstandsanordnungen derart um die Achse des Schaltrohres herum angeordnet, dass die resultierende Anordnung der Widerstandsanordnungen das Schaltrohr umschließt. In Richtung der Achse des Schaltrohres sind von der Anordnung Widerstandsanordnungen beabstandet drei Schaltsegmente um das Schaltrohr herum angebracht. Zudem sind an der Innenwand des Ölgefäßes entsprechende Betätigungselemente derart angebracht, dass der erfindungsgemäße Laststufenschalter ein Lastumschalter ist, der geeignet ist mit einem separaten Wähler zusammenzuwirken.

Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform der Laststufenschalter als ein Lastumschalter das Schaltrohr eine erste Halteeinrichtung für die Widerstandsanordnungen tragen, so dass diese das Schaltrohr umschließen. Dabei trägt das Schaltrohr in axialer Richtung eine zweite Halteeinrichtung, die die drei zugehörigen Schaltsegmente um das Schaltrohr herum haltert.

Ungeachtet dessen, ob der Laststufenschalter ein erfindungsgemäßer Lastwähler oder Lastumschalter mit Wähler ist, trägt jeder Betätigungshebel des Schaltsegments eine Rolle, die mit der oberen Steuerkurve beziehungsweise der unteren Steuerkurve der Betätigungselemente zusammenwirkt.

Ebenso können an einer Innenfläche eines jeden Betätigungselements mindestens ein Ableitkontakt und mindestens ein Stufenkontakt oder der Wählerkontakt über jeweils ein Halteelement verbunden und an einer Außenwand des Ölgefäßes gehaltert sein. Dabei ist dann ein elektrisches Anschlusselement des jeweiligen Ableitkontakts oder Stufenkontakts durch eine Schirmkappe zur Außenwand des Ölgefäßes geführt.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Ableitkontakt ein durchgehender Schleifring. Dies ergibt sich aufgrund der Anordnung zumindest der baugleichen Schaltsegmente und der baugleichen Widerstandsanordnungen, so dass der Laststufenschalter ein Lastwähler und der Ableitkontakt als ein durchgehender Ableitring bzw. Schleifring ausgebildet ist.

In einer weiteren Ausführungsform besteht der Ableitkontakt aus mindestens einem separaten Schleifringsegment. Dies ergibt sich aufgrund der Anordnung zumindest der baugleichen Schaltsegmente und der baugleichen Widerstandsanordnungen, so dass der Laststufenschalter ein Lastumschalter und der Ableitkontakt ein Ringsegment bzw. ein Schleifringsegment ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Schwungmasse am Schaltrohr montiert. Vorzugsweise besteht die Schwungmasse aus einer ersten Teilschwungmasse und einer zweiten Teilschwungmasse. Dabei haltert das Schaltrohr die erste Teilschwungmasse und die zweite Teilschwungmasse. Die Aufteilung der Schwungmasse in die erste Teilschwungmasse und die zweite Teilschwungmasse erleichtert deren Montage am Schaltrohr. Ferner trägt die Schwungmasse das oben zum Lastwähler aufgeführte massereiche Element.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Lastwähler drei am Schaltrohr entlang der Achse angeordnete Schaltmodule auf, so dass dieser ein dreiphasiger Lastwähler ist.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Lastumschalter drei am Schaltrohr radial um die Achse herum angeordnete Schaltmodule auf, so dass dieser ein dreiphasiger Lastumschalter ist. Auch hier haltert das Schaltrohr die Schwungmasse.

Die Schwungmasse, aus erster Teilschwungmasse und zweiter Teilschwungmasse, dient im Wesentlichen dazu, eine entsprechende Masse bereitzustellen, damit das vom Kraftspeicher auf das Schaltrohr übertragene Moment eine definierte Schwenkbewegung des Schaltrohres bewirkt. So kann gewährleistet werden, dass definierte Schaltstellungen des Laststufenschalters eingestellt werden.

Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters in Form eines dreiphasigen Lastwählers;

2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Lastwählers nach 1;

3 eine Draufsicht eines sektorförmigen Trägers, in dem die baugleichen Widerstandselemente der Widerstandanordnung sitzen;

4 eine Perspektivansicht eines einzelnen Betätigungselements für den erfindungsgemäßen Laststufenschalter;

5 eine Schnittansicht eines Ausschnitts des Laststufenschalters mit Betätigungselementen nach 4, die an einer Innenwand des Ölgefäßes befestigt sind;

6 eine Schnittansicht des Lastwählers entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A;

7 eine Perspektivansicht eines Schaltsegments, das mit den entsprechenden Steuerkurven des an der Innenwand des Ölgefäßes angeordneten Betätigungselements zusammenwirkt, wobei Teile der Wand des Schaltsegments weggelassen sind, um den inneren Aufbau zu verdeutlichen;

8 eine Perspektivansicht des Lastumschaltereinsatzes des dreiphasigen Lastwählers nach 1, wobei die drei am Schaltrohr befestigten Schaltsegmente und das massereiche Element zu sehen sind und wobei das Schaltrohr eine erste Teilschwungmasse und eine zweite Teilschwungmasse einer Schwungmasse haltert;

9 eine weitere Perspektivansicht des Lastumschaltereinsatzes des dreiphasigen Lastwählers nach 1, wobei die drei am Schaltrohr befestigten Widerstandsanordnungen und die beiden am Schaltrohr gehalterten Teilschwungmassen nach 8 dargestellt sind;

10 zeigt eine perspektivische Schnittansicht zur Verdeutlichung des inneren Aufbaus eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters in Form eines dreiphasigen Lastumschalters; und

11 eine Schnittansicht des Lastumschalters entlang der in 10 eingezeichneten Schnittlinie B-B.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie der erfindungsgemäße Laststufenschalter ausgestaltet sein kann und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.

1 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen dreiphasigen Laststufenschalters beziehungsweise Lastwählers 1. Der Lastwähler 1 weist einen Antrieb 3, wie beispielsweise einen Elektromotor, mit einem Getriebe 5 auf, der einen nicht dargestellten Kraftspeicher aufzieht. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt ein Schaltrohr 15 eines Lastumschaltereinsatzes 14. Das rotierende Schaltrohr 15 ist dabei in einem Ölgefäß 18 gehaltert. Das Ölgefäß 18 ist nach oben hin mit einem Deckel 19 verschlossen und trägt ferner einen Boden 21.

Der erfindungsgemäße Lastwähler 1 besitzt eine erste Phase L1, eine zweite Phase L2 und eine dritte Phase L3, die übereinander im Ölgefäß 18 angeordnet sind. Über den drei Phasen L1, L2, L3 sitzt ein Vorwähler 37. In der hier dargestellten Ansicht sind elektrische Anschlusselemente 38 für Vorwählerkontakte an der Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 vorgesehen. Elektrische Anschlusselemente 39 für Stufenkontakte 392 (siehe 57) der drei Phasen L1, L2, L3 sind ebenfalls dabei derart am Lastwähler 1 angeordnet, dass sie durch die Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 greifen.

2 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Lastwählers 1 mit Lastumschaltereinsatz 14 nach 1. Der Lastumschaltereinsatz 14 umfasst ein um eine Achse A drehbares Schaltrohr 15. Dem Schaltrohr 15 sind hier drei erfindungsgemäße Schaltmodule 24 zugeordnet, d. h. jede Phase L1, L2, L3 weist ein Schaltmodul 24 auf. Dabei umfasst jedes Schaltmodul 24 eines Lastwählers 1 ein am Schaltrohr 15 befestigtes Schaltsegment 25 und mindestens eine baugleiche Widerstandsanordnung 27, die mehrere einzelne und baugleiche Widerstandselemente 28 umfasst. Diese baugleichen Widerstandselemente 28 sitzen, wie in 3 gezeigt, in einem sektorförmigen Träger 29, der zusammen mit den Widerstandselemente 28 die baugleiche Widerstandsanordnung 27 bildet.

Ferner ist, wie in 2 gezeigt, jedem Schaltmodul 24 an einer Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 mindestens ein Betätigungselement 50 zugeordnet. Jede Betätigungsanordnung 41 umfasst dabei mehrere separate und baugleiche Betätigungselemente 50. Die Betätigungselemente 50 sind bevorzugt an die Kontur der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 angepasst und im Wesentlichen plattenförmig.

Ein einzelnes derartiges Betätigungselement 50 ist in einer Perspektivansicht in 4 gezeigt. Zur Befestigung des Betätigungselements 50 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18, wie in der nachfolgenden 5 gezeigt, hat das Betätigungselement 50 mindestens eine Bohrung 60 für die Montage und die Durchführung der elektrischen Anschlusselemente 39 der Stufenkontakte 392 (siehe 5, 7) auf. Weiterhin weist jedes Betätigungselement 50 mindestens einen Durchbruch 62 auf. Die Durchbrüche 62 dienen der Durchführung mindestens zweier Halteelemente 31 für den Ableitring 391 (siehe 5, 7, 10) und in der ersten Phase L1 des Lastwählers zusätzlich zur Durchführung eines einzigen elektrischen Anschlusselementes (nicht dargestellt) für den Ableitring 391. Zudem weist das Betätigungselement 50 eine obere Steuerkurve 51 und eine untere Steuerkurve 52 auf, die zur Betätigung der in 7 gezeigten Vakuumschaltröhren 33, 34 verwendet werden.

5 zeigt eine Schnittansicht eines Ausschnitts des Lastwählers mit Betätigungselementen 50 nach 4. Die Betätigungselemente 50 sind an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 befestigt. Hier ist das jeweilige Betätigungselement 50 über die mindestens zwei Bohrungen 60 (siehe 4) und den mindestens einen Durchbruch 62 (siehe 4) mit jeweils einem Halteelement 31 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 gehaltert. Die Halteelemente 31 sind derart angebracht, dass damit in der hier gezeigten Ausführungsform ein Ableitring 391 und zwei Stufenkontakte 392 an der Innenfläche 56 des jeweiligen Betätigungselements 50 gehaltert sind. Andere Ausführungsformen können auch andere Anordnungen des Ableitrings 391 beziehungsweise der Ableitkontakte 391 und der Stufenkontakte 392 vorsehen.

Jeder der Stufenkontakte 392 ist dabei jeweils mit einem elektrischen Anschlusselement 39 verbunden, das zur Außenwand 16 des Ölgefäßes 18 geführt ist. Insbesondere ist, wie hier dargestellt, der Ableitkontakt vorzugsweise ein Ableitring 391.

6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittline A-A aus 1 des Lastwählers 1, wobei eine Draufsicht auf die erste Phase L1 dargestellt ist. Wie hier gezeigt, sitzen an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 für die erste Phase L1 die an die Kontur der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 angepassten Betätigungselemente 50, die die Betätigungsanordnung 41 darstellen. Die elektrischen Anschlusselemente 39 für die hier nicht dargestellten Stufenkontakte 392 und das elektrische Anschlusselement 68 für den hier nicht dargestellten Ableitring 391 greifen durch die entsprechenden Betätigungselemente 50 und durch die Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 zu dessen Außenwand 16. Die Schirmkappen 30 an der Außenwand 16 des Ölgefäßes 18 halten die an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 angeordneten Betätigungselemente 50. Hierzu wirken die elektrischen Anschlusselemente 39 für die Stufenkontakte 392 und das elektrische Anschlusselement 68 für den Ableitring 391 über die Halteelemente 31 (hier nicht dargestellt, siehe 5) mit den zugeordneten Schirmkappen 30 derart zusammen, dass die Betätigungselemente 50 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 gehaltert sind. Die Schirmkappen 30 liegen auf der Außenwand 16 des Ölgefäßes 18 auf. Jedes der Betätigungselemente 50 weist die obere Steuerkurve 51 und die untere Steuerkurve 52 (siehe hierzu 5) auf, um mit entsprechenden und mit Rollen 43 versehenen Betätigungshebeln 45 des Schaltsegments 25 der entsprechenden Phase L1, L2, L3 zusammenzuwirken.

Ferner trägt das Schaltrohr 15 in jeder Phase L1, L2, L3 eine Halterung 40, an der neben der Widerstandsanordnung 27 und dem Schaltsegment 25 ein massereiches Element 36 radial um die Achse A des Schaltrohres 15 gehaltert sind. Das Schaltsegment 25 ist dabei derart mit seinen beweglichen Kontakten 29S für Stufenkontakte 392 und beweglichen Kontakten 29A für Ableitkontakte 391 montiert (siehe 7), dass die Rollen 43 der Betätigungshebel 45 mit den entsprechenden oberen beziehungsweise unteren Steuerkurven 51, 52 der Betätigungselemente 50 zusammenwirken, um zwei Vakuumschaltöhren 33, 34 in jedem Schaltsegment 25 zu betätigen. Dies zeigt 7 in einer Perspektivansicht. Da alle weiteren hier dargestellten Bezugszeichen bereits in den vorherigen Beschreibungen zu den 1 bis 6 erläutert wurden, wird auf eine erneute Beschreibung an dieser Stellte verzichtet.

Wie in weiteren Perspektivansichten des erfindungsgemäßen Lastwählers 1 in 8 und 9 gezeigt, weist dieser in einer bevorzugten Ausführungsform eine Schwungmasse 35 auf. Diese besteht vorzugsweise aus einer ersten Teilschwungmasse 351 und einer zweiten Teilschwungmasse 352 und trägt zudem das massereiche Element 36. Dieses massereiche Element 36 und die Schwungmasse 35 werden zur Unterstützung des zeitlichen Bewegungsablaufs des Schaltvorgangs benötigt, damit die eine Drehung des Schaltrohres 15 bewirkende Auslösung des Kraftspeichers eine definierte Schaltung beziehungsweise definierte Einstellung der einzelnen Schaltzustände des Lastwählers vollzieht. Aus den 8 und 9 ist ersichtlich, dass der Lastumschaltereinsatz 14 aus drei gleichen Schaltmodulen 24 besteht. Jedes Schaltmodul 24 hat am Schaltrohr 15 das Schaltsegment 25 und die Widerstandsanordnung 27 montiert.

10 zeigt eine Schnittansicht zur Verdeutlichung des inneren Aufbaus eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters in Form eines dreiphasigen Lastumschalters 1. Der Lastumschalter 1 umfasst ebenfalls ein um eine Achse A drehbares Schaltrohr 15. Auch hier sind die Schaltsegmente 25 und die einzelnen in baugleiche Widerstandsanordnungen 27 zusammengefassten baugleichen Widerstandselemente 28 als Schaltmodul 24 anzusehen, die ebenfalls, wie bei dem zu den vorherigen 1 bis 9 beschriebenen Lastwähler, am Schaltrohr 15 befestigt sind. Jede Widerstandordnung 27 weist die mehreren und gleichen Widerstandselemente 28 auf, die auch hier in einem sektorförmigen Träger 29 (siehe 3) sitzen.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lastumschalters 1 sind pro Schaltmodul 24 drei baugleiche Widerstandsanordnungen 27, mit sektorförmigem Träger 29 und den baugleichen Widerstandselementen 28, derart um die Achse A des Schaltrohres 15 herum angeordnet, dass die Anordnung der baugleichen Widerstandsanordnungen 27 das Schaltrohr 15 umschließt. Die Anordnung der baugleichen Widerstandsanordnungen 27 ist in Richtung der Achse A des Schaltrohres 15 von den drei Schaltsegmenten 25 beabstandet, die ebenfalls um das Schaltrohr 15 herum angebracht sind. Wie beim Lastwähler sind auch hier beim Lastumschalter 1 mehrere Betätigungselemente 50 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 des Lastumschalters 1 gemäß der bereits in 4 beschriebenen Art und Weise angebracht.

Jedes der Schaltsegmente 25 besitzt mehrere bewegliche Kontakte 29S zur elektrischen Kontaktierung der Wählerkontakte 84, die baugleich mit den Stufenkontakten 392 des Lastwählers aus 7 sind. Ebenso trägt das Schaltsegment 25 mehrere bewegliche Kontakte 29A für den Ableitkontakt 391, der in dieser Ausführungsform ein Ringsegment des Ableitrings ist. Der Ableitkontakt 391 fungiert auch als Führungssegment. Hierzu sind am Schaltsegment 25 Führungsrollen 47 vorgesehen, die oberhalb und unterhalb des Führungssegments angreifen und so die Schaltsegmente 25 bei der Drehung des Schaltrohres 15 führen.

Das Schaltrohr 15 des erfindungsgemäßen Lastumschalters 1 trägt eine erste Halteeinrichtung 81 für die Widerstandselemente 28, so dass die resultierende Widerstandsanordnung 27 das Schaltrohr 15 umschließt. Zudem trägt hier in axialer Richtung das Schaltrohr 15 eine zweite Halteeinrichtung 82, die die drei Schaltsegmente 25 um das Schaltrohr 15 herum haltert.

11 zeigt eine Schnittansicht des Lastumschalters 1 entlang der in 10 eingezeichneten Schnittlinie B-B. Um das Schaltrohr 15 sind drei baugleiche Schaltsegmente 25 angeordnet, von denen jedes mit einem zugeordneten Betätigungselement 50 an der Innenwand 20 des Ölgefäßes 18 zusammenwirkt. Die drei Betätigungselemente 50 bilden die Betätigungsanordnung 41. Wie in der Beschreibung zu 4 erläutert hat jedes Betätigungselement 50 eine obere Steuerkurve 51 und eine untere Steuerkurve 52. Jedes der Schaltsegmente 25 umfasst zwei, hier nicht dargestellte, Vakuumröhren, von denen jede mit einem Betätigungshebel 45 zusammenwirkt, der eine Rolle 43 trägt. Die Rollen 43 wirken mit der oberen Steuerkurve 51 beziehungsweise der unteren Steuerkurve 52 zusammen.

Das Schaltmodul 24 umfasst in der ersten Phase L1, der zweiten Phase L2 und der dritten Phase L3 jeweils ein Schaltsegment 25 und eine darunter angeordnete Widerstandsanordnung 27. In jeder der Phasen L1, L2 oder L3 ist je ein Betätigungselement 50 vorgesehen, das die in 4 dargestellte Form besitzt und ebenfalls bei dem in 6 dargestellten Lastwähler 1 verwendet wird. Die elektrischen Anschlusselemente 85, 86 für die Wählerkontakte 84 (siehe 10) und die elektrischen Anschlusselemente 68 für den Ableitkontakt 391 greifen durch die Betätigungselemente 50 und durch die Ölgefäßwand 17 des Ölgefäßes 18 zu dessen Außenwand 16. Das elektrische Anschlusselement 68 des jeweiligen Ableitkontakts 391 und das elektrische Anschlusselement 39 des jeweiligen Stufenkontakts 392 werden ferner durch die jeweiligen Schirmkappen 30 hindurch zur Außenwand 16 des Ölgefäßes 18 geführt.

Bezugszeichenliste

1
Laststufenschalter, Lastumschalter, Lastwähler
3
Antrieb
5
Getriebe
14
Lastumschaltereinsatz
15
Schaltrohr
16
Außenwand des Ölgefäßes
17
Ölgefäßwand
18
Ölgefäß
19
Deckel
20
Innenwand des Ölgefäßes
21
Boden
24
Schaltmodul
25
Schaltsegment
27
Widerstandsanordnung
28
Widerstandselemente
29
sektorförmiger Träger
29A
beweglicher Kontakt für Ableitkontakt
29S
beweglicher Kontakt für Stufenkontakt
30
Schirmkappe
31
Halteelement
33
Vakuumschaltröhre
34
Vakuumschaltröhre
35
Schwungmasse
351
erste Teilschwungmasse
352
zweite Teilschwungmasse
36
massereiches Element
37
Vorwähler
38
elektrisches Anschlusselement für Vorwählerkontakt
39
elektrisches Anschlusselement für Stufenkontakt
391
Ableitkontakt, Ableitring, Führungsring, Ringsegment
392
Stufenkontakt
40
Halterung
41
Betätigungsanordnung
43
Rolle
45
Betätigungshebel
47
Führungsrolle
50
Betätigungselement
51
obere Steuerkurve
52
untere Steuerkurve
56
Innenfläche des Betätigungselements
60
Bohrung
62
Durchbruch
68
elektrisches Anschlusselement für Ableitkontakt/Ableitring
81
erste Halteeinrichtung
82
zweite Halteeinrichtung
84
Wählerkontakt
85
elektrisches Anschlusselement für Wählerkontakt
86
elektrisches Anschlusselement für Wählerkontakt
A
Achse
A-A
Schnittlinie
B-B
Schnittlinie
L1
erste Phase
L2
zweite Phase
L3
dritte Phase