DE102005027524B3

DE102005027524B3 - Kraftspeicher

Info

Publication number: DE102005027524B3
Application number: DE102005027524A
Authority: DE
Inventors: Silke Wrede; Klaus HÖPFL
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: US20080093207A1; CN101019197A; EP1891652B1; KR20080016522A; EP1891652A1; RU2380782C2; RU2008101543A; KR101213057B1; US7518075B2; CN101019197B; HK1115226A1; JP4774437B2; DE502006008913D1; ATE498896T1; JP2008544504A; WO2006133766A1; UA91368C2; BRPI0605903B1; BRPI0605903A; ES2361337T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen neuartigen Kraftspeicher für einen Laststufenschalter zur schnellen, unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen. Dabei sind ein Aufzugsschlitten und ein nach Auslösung dessen Bewegung sprungartig nachfolgender Sprungschlitten vorgesehen, die beide auf drei parallelen Führungsstangen geführt sind. Sowohl Aufzugsschlitten als auch Sprungschlitten besitzen jeweils drei Linearlager, wobei jedes dieser Linearlager jeweils eine andere der drei Führungsstangen umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftspeicher für einen Laststufenschalter.
Laststufenschalter dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators unter Last. Da diese Umschaltung üblicherweise sprungartig erfolgt, besitzen Laststufenschalter in der Regel einen Kraftspeicher.

Ein solcher Kraftspeicher ist aus der DE-PS 19 56 369 sowie der DE-PS 28 06 282 bereits bekannt. Er wird zu Beginn jeder Betätigung des Laststufenschalters von dessen Antriebswelle aufgezogen, d.h. gespannt. Der bekannte Kraftspeicher besteht im Wesentlichen aus einem Aufzugsschlitten und einem Sprungschlitten, zwischen denen Kraftspeicherfedern als Energiespeicher angeordnet sind.

Beim bekannten Kraftspeicher sind zwei Führungsstangen vorgesehen, auf denen Aufzugsschlitten als auch Sprungschlitten unabhängig voneinander längsbeweglich gelagert sind. Gleichzeitig bilden die Führungsstangen die Führung für die Kraftspeicherfedern, derart, dass jeweils eine Kraftspeicherfeder jeweils eine Führungsstange umschließt.

Der Aufzugsschlitten wird durch einen mit der Antriebswelle verbundenen Exzenter linear relativ zum Sprungsschlitten hin bewegt, dadurch werden die dazwischen befindlichen Kraftspeicherfedern gespannt. Hat der Aufzugsschlitten seine neue Endposition erreicht, wird die Arretierung des Sprungsschlittens gelöst. Dieser folgt nun sprungartig, da unter der Kraft der gespannten Kraftspeicherfedern stehend, der vorangegangenen linearen Bewegung des Aufzugsschlittens ebenfalls linear nach. Diese sprungartige Bewegung des Sprungschlittens wird in eine Drehbewegung einer Abtriebswelle umgewandelt. Diese wiederum dient zur Betätigung des Laststufenschalters, d.h. zur Umschaltung zwischen der bisherigen auf eine neue Wicklungsanzapfung unter Last.

Bei dem bekannten Kraftspeicher weisen sowohl Aufzugsschlitten als auch Sprungschlitten eine offene 4-Punkt-Lagerung auf: Sie sind am – in Bewegungsrichtung gesehen – oberen und unteren Ende jeweils an den beiden parallelen Führungsstangen gelagert und werden von diesen geführt.

Der bekannte Kraftspeicher stellt hohe Anforderungen an die Parallelität der Führungsstangen und die Genauigkeit der beweglichen Teile insgesamt, da ein Verklemmen oder auch nur eine Schwergängigkeit von Aufzugs- oder Sprungschlitten unbedingt vermieden werden muss. Eine Schwergängigkeit des Aufzugsschlittens würde unzulässig große Betätigungskräfte nach sich ziehen; eine Schwergängigkeit des Sprungsschlittens könnte dazu führen, dass dieser seine Endposition nicht erreicht und damit die Umschaltung des Laststufenschalters nicht ordnungsgemäß zu Ende geführt werden kann, da der Kraftspeicher nicht in seiner neuen Endposition verklinkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftspeicher der eingangs genannten Art anzugeben, der einen einfachen Aufbau sowie eine besonders hohe Betriebssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Kraftspeicher mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von drei parallelen Führungsstangen und die ebenfalls erfindungsgemäße umschlungene 3-Punkt-Lagerung von sowohl Aufzugsschlitten als auch Sprungschlitten ist eine optimale Führung dieser Bauteile ohne mechanische Überbestimmung gewährleistet. Daraus ergibt sich eine besonders hohe Funktionssicherheit auch bei auftretenden Querkräften, z.B. in Verbindung mit Nachdrückeinrichtungen, in Vergleich zum Stand der Technik.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Kraftspeicher in seitlicher Darstellung
2 diesen Kraftspeicher in perspektivischer Darstellung
3 diesen Kraftspeicher in weiterer perspektivischer Darstellung von der anderen Seite, d.h. horizontal um 180 Grand gedreht
4 eine schematische Darstellung des Prinzips der drei parallelen Führungsstangen und der umschlungenen 3-Punkt-Lagerung von Aufzugsals auch Sprungschlitten.
Die 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Kraftspeicher in unterschiedlichen Darstellungen, wobei nicht in jeder Darstellung alle nachfolgend näher beschriebenen Einzelteile erkennbar und damit auch nicht alle Bezugszeichen eingetragen sind. Zudem sind in der 2 die Kraftspeicherfedern und der Kraftspeicherträger der besseren Darstellung wegen weggelassen.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist auch beim hier beschriebenen Kraftspeicher eine mit einer Antriebswelle 1 in Verbindung stehende Exzenterscheibe 2 vorgesehen, die einen Aufzugsschlitten 3 betätigt, indem sie auf in Bewegungsrichtung des Aufzugsschlittens 2 oben und unten angeordnete Mitnehmerklötze 4 und 5 wirkt. Erfindungsgemäß weist der Kraftspeicher drei parallel verlaufende, sich längs der Bewegungsrichtung des Aufzugsschlittens 3 erstreckende Führungsstangen 6, 7 und 8 auf, wobei zwei davon, im gezeigten Beispiel sind dies die Führungsstangen 6 und 7, von Kraftspeicherfedern 12, 13 umschlossen sind. Die dritte Führungsstange 8, auch als Trägerstange bezeichnet, ist hingegen nicht von einer Kraftspeicherfeder umschlossen. Der Aufzugsschlitten 3 weist an seinem einen Ende zwei Linearlager 9 und 10 auf. Das Linearlager 9 umschließt die Führungsstange 6, das Linearlager 10 umschließt die Führungsstange 8.
An seinem anderen Ende weist der Aufzugsschlitten 3 nur ein einziges Linearlager 11 auf, das die Führungsstange 7 umschließt. Mit diesen drei Linearlagern in der beschriebenen Anordnung ist der Aufzugsschlitten 3 stabil gelagert und bei seiner Bewegung definiert geführt.
Es wurde bereits erläutert, dass die Kraftspeicherfedern 12 und 13 jeweils um eine der beiden Führungsstangen 6 bzw. 7 herum sich erstrecken. Sie werden in Bewegungsrichtung oben bzw. unten in jeweils einem verschiebbaren Federsteg 14 bzw. 15 mit einem ihrer Enden fixiert und stützen sich dort ab. Die Funktion der Federstege 14, 15 wird später noch näher erläutert werden.
Unterhalb des Aufzugsschlittens 3 ist, in der gleichen Richtung wie dieser längs beweglich, ein Sprungschlitten 16 geführt. Dieser Sprungschlitten 16 weist an der Seite, an der der Aufzugsschlitten 3 zwei Linearlager 9, 10 aufweist, nur ein einziges Linearlager 18 auf, das die Führungsstange 7 umschließt. An der anderen Seite, an der der Aufzugsschlitten 3 nur ein einziges Linearlager 11 aufweist, besitzt er hingegen zwei separate solche Linearlager 19, 20. Dabei umschließt das Linearlager 19 die Führungsstange 6 und das Linearlager 20 die Führungsstange 8. Damit ist auch der Sprungschlitten 16 stabil gelagert und bei seiner Bewegung ebenfalls definiert geführt. In 4 ist schematisch diese umschlungene 3-Punkt-Lagerung von Aufzugsschlitten 3 und Sprungschlitten 16 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass es sich um eine praktisch spiegelbildliche Anordnung der einzelnen Lagerstellen der beiden beweglichen Bauteile handelt.
Die beschriebenen drei Führungsstangen 6, 7, 8 sind an ihren beiden Enden an einem Kraftspeicherträger 17 befestigt, an dem auch die weiteren feststehenden Bauteile des erfindungsgemäßen Kraftspeichers befestigt sind.
Der Bewegungsablauf bei einem Aufzug des erfindungsgemäßen Kraftspeichers ist folgender: Die Antriebswelle 1 beginnt sich zu drehen, mit ihr die Exzenterscheibe 2, die auf dem entsprechenden Mitnehmerklotz 4, 5 gleitet und somit den Aufzugsschlitten 3 in Längsrichtung verschiebt. Dadurch werden die Kraftspeicherfedern 12, 13 gespannt. Hat der Aufzugsschlitten 3 seine neue Endposition erreicht, sind diese Kraftspeicherfedern 12, 13 maximal vorgespannt. Bis zu diesem Zeitpunkt ist der Sprungschlitten 16 durch in Bewegungsrichtung seitlich oben und unten angeordnete Klinkenhebel 21, 22 noch arretiert, so dass er der Bewegungsrichtung des Aufzugsschlittens 3 nicht folgen kann. In der neuen Endposition des Aufzugsschlittens 3 wird jedoch durch ein geeignetes Betätigungselement, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, je nach Bewegungsrichtung eine obere bzw. untere Rolle 23, 24 am oberen bzw. unteren Klinkenhebel 21, 22 nach innen gedrückt. In der Folge wird der jeweilige Klinkenhebel 21 oder 22 gegen die Kraft einer Klinkenfeder 25 aus der Arretierung gelöst und der Sprungschlitten 16 folgt jetzt, bedingt durch die Kraft der gespannten Kraftspeicherfedern 12 und 13, sprungartig der Bewegung des Aufzugsschlittens 3 nach. Hat er seine neue Endposition erreicht, erfolgt wieder eine Arretierung, d.h. die Klinkenhebel 21, 22 verklinken den Sprungschlitten 16 in der neuen Position wieder. Bei der nächsten Betätigung des Kraftspeichers vollzieht sich der geschilderte Bewegungsablauf von Aufzugsschlitten 3 und Sprungschlitten 16 in der anderen Richtung. Die Bewegungsrichtung der einzelnen Bauteile ist in den Figuren durch Pfeile angedeutet; der Kraftspeicher besitzt eine linke und eine rechte Endstellung, zwischen denen bei jeder Umschaltung alternierend gewechselt wird.
Ein geeignetes Betätigungselement für die Rollen 23 bzw. 24 kann z.B. ein senkrechtes, seitlich am Aufzugsschlitten 3 angeordnetes, sich nach unten erstreckendes Betätigungsblech sein, dessen Darstellung hier aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde, da es zahlreiche wichtige andere Bauteile verdeckt hätte. Ein solches Betätigungsblech kann an einer in 1 angedeuteten Verschraubung 33 befestigt sein.
Weiter oben wurden bereits die Federstege 14 und 15 kurz beschrieben, die verschiebbar auf den Führungsstangen 6 und 7 angeordnet sind und jeweils oberes bzw. unteres Widerlager für die Kraftspeicherfedern 12 und 13 bilden. Federstege 14, 15 einerseits sowie Aufzugsschlitten 3 und Sprungschlitten 16 andererseits sind derart ausgebildet, dass die Federstege 14, 15 sowohl an in Bewegungsrichtung obere als auch an untere Begrenzungen des Aufzugsschlittens 3 als auch des Sprungschlittens 16 anschlagen und von diesen beiden Bauteilen in beiden Bewegungsrichtungen mitgenommen werden können. Durch diese Bauweise ist das bereits beschriebene Spannen der Kraftspeicherfedern 12, 13 beim Aufziehen des Aufzugsschlittens 3 sowie das nachfolgende sprungartige Entspannen bei der Auslösung des Sprungschlittens 16 in beiden Bewegungsrichtungen technisch realisiert.
Die sprungartige Linearbewegung des Sprungschlittens 16 wird durch bekannte technische Mittel, z.B. eine mit einem Zahnrad in Verbindung stehende Längsverzahnung, wie aus der WO 02/31847 bekannt, oder auch durch einen Gleitstein und eine Kurbel, wie aus der DE-PS 19 56 369 bekannt, in eine Drehbewegung eines Abtriebselementes 26 umgewandelt. Im hier gezeigten Beispiel sind dazu eine oder zwei Rollen 31 vorgesehen, die am Sprungschlitten 16 befestigt sind und in einer Nut 32 des Abtriebselementes 26 geführt sind. Dieses Abtriebselement 26 steht mit einer hier nicht dargestellten Abtriebswelle in Verbindung, die letztendlich den Laststufenschalter sprungartig bewegt, d.h. die sprungartige Umschaltung zwischen zwei Wicklungsanzapfungen unter Last einleitet. Befestigt sind die Rollen 31 mittels eines Trägers 34 am Sprungschlitten 16.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist beim erfindungsgemäßen Kraftspeicher noch eine zusätzliche Nachdrückeinrichtung angeordnet. Eine solche Nachdrückeinrichtung soll sicherstellen, dass auch unter erschwerten Betriebsbedingungen, beispielsweise bei tiefen Temperaturen und in der Folge sehr zähem den Kraftspeicher umschließenden Öl mit Sicherheit die neue Endposition erreicht wird und der Kraftspeicher in dieser neuen Position wieder verklinkt. Sie besteht aus in Bewegungsrichtung oben und unten am Sprungschlitten 16 angeordneten Mitnehmern 27 bzw. 28, die mit einem Rollenbolzen 29 an der Exzenterscheibe 2 korrespondieren. Der Rollenbolzen 29 ist dabei derart angeordnet, dass er kurz vor Ende der Bewegung des Sprungschlittens 16, d.h. kurz vor Erreichen dessen neuer Endposition, je nach Stellung des Sprungschlittens 16 mit entweder dem Mitnehmer 27 oder dem Mitnehmer 28 zusammentrifft und damit durch die sich noch drehende Exzenterscheibe 2 zusätzlich den Sprungschlitten 16 in die neue Endposition drückt – deswegen auch die Bezeichnung Nachdrückeinrichtung.

Claims

Kraftspeicher für einen Laststufenschalter, wobei ein längsbeweglicher, mit einer Antriebswelle in Verbindung stehender Aufzugsschlitten und ein ebenfalls längsbeweglicher, mit einer Abtriebswelle in Verbindung stehender Sprungschlitten vorgesehen sind, wobei Aufzugsschlitten und Sprungschlitten durch sich in deren Bewegungsrichtung erstreckende parallele Führungsstangen geführt sind, wobei zwischen Aufzugsschlitten und Sprungschlitten Kraftspeicherfedern vorgesehen sind, wobei der Aufzugsschlitten bei jeder Schaltung des Laststufenschalters durch die sich drehende Antriebswelle in alternativ eine von zwei entgegengesetzten Richtungen linear bewegbar ist, derart, dass die Kraftspeicherfedern spannbar sind und wobei kurz vor Erreichen der neuen Endstellung des Aufzugsschlittens der bis dahin arretierte Sprungschlitten auslösbar ist, derart, dass er der Bewegung des Aufzugsschlittens sprungartig nachfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei parallele Führungsstangen (6, 7, 8) vorgesehen sind, von denen zwei benachbarte Führungsstangen (6, 7) von jeweils einer Kraftspeicherfeder (12, 13) umschlossen sind, dass der Aufzugsschlitten (3) drei Linearlager (9, 10, 11) aufweist und jedes dieser Linearlager (9, 10, 11) jeweils eine andere Führungsstange (6 oder 7 oder 8) umschließt und dass der Sprungschlitten (16) drei weitere Linearlager (18, 19, 20) aufweist und jedes dieser weiteren Linearlager (18, 19, 20) wiederum jeweils eine andere Führungsstange (6 oder 7 oder 8) umschließt.
Kraftspeicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sowohl am Aufzugsschlitten (3) als auch am Sprungschlitten (16) jeweils zwei Linearlager (9, 10 bzw. 19, 20) an einer Seite angeordnet sind und das jeweils andere Linearlager (11 bzw. 18) an der jeweils anderen Seite angeordnet ist.
Kraftspeicher nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kraftspeicherfedern (12, 13) beidseitig in jeweils einem Federsteg (14, 15) abstützen, dass jeder Federsteg (14, 15) unabhängig vom anderen auf den Führungsstangen (6, 7, 8) verschiebbar ist und dass die Federstege (14, 15) einerseits sowie Aufzugsschlitten (3) und Sprungschlitten (16) andererseits derart ausgebildet sind, dass die Federstege (14, 15) an Begrenzungen des Aufzugsschlittens (3) als auch des Sprungschlittens (16) anschlagen und von diesen beiden Bauteilen in beiden Bewegungsrichtungen verschiebbar sind.
Kraftspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich am Sprungschlitten (16) Mitnehmer (27, 28) vorgesehen sind, die mit einem Rollenbolzen (29) an der Exzenterscheibe (2) korrespondieren und dass der Rollenbolzen (29) derart angeordnet ist, dass er kurz vor Ende der Bewegung des Sprungschlittens (16) vor Erreichen dessen neuer Endposition mit einem der Mitnehmer (27, 28) zusammentrifft, derart, dass durch die sich drehende Exzenterscheibe (2) zusätzlich der Sprungschlitten (16) in die neue Endposition drückbar ist.