DE102011078659B3

DE102011078659B3 - Antrieb für ein Schaltgerät

Info

Publication number: DE102011078659B3
Application number: DE201110078659
Authority: DE
Inventors: Karsten Freundt; Jürgen Einschenk; Unni Suresh
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: CN103650085B; CA2840921A1; AU2012280607B2; HK1192648A1; AU2012280607A1; US20140167889A1; WO2013004467A1; US9123480B2; EP2729950A1; CN103650085A

Abstract

Um einen Antrieb für ein Schaltgerät, welches ein Kontaktsystem aus einem Festkontakt und einem Bewegkontakt aufweist, mit einem Krafteinleitungselement zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator zum Betätigen des Bewegkontaktes zum Schließen oder Öffnen des Kontaktsystems sowie zwischen dem Krafteinleitungselement und dem Aktuator angeordneten Übertragungsmitteln, weiterzubilden, welcher bei einem kompakten Aufbau kostengünstig ist, wird vorgeschlagen, dass die Übertragungsmittel derart ausgebildet sind, dass sowohl das Überführen des Kontaktsystems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kontaktsystems aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Schaltgerät, welches ein Kontaktsystem aus einem Festkontakt und einem Bewegkontakt aufweist, mit einem Krafteinleitungselement zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator zum Betätigen des Bewegkontaktes zum Schließen oder Öffnen des Kontaktsystems sowie zwischen dem Krafteinleitungselement und dem Aktuator angeordneten Übertragungsmitteln, wobei die Übertragungsmittel derart ausgebildet sind, dass sowohl das Überführen des Kontaktsystems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kontaktsystems aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist.
Ein derartiger Antrieb ist beispielsweise aus der DE 27 34 547 bekannt, dessen als Nocken ausgebildetes Übertragungsmittel bei Drehung in einer Richtung zum Öffnen und Schließen des Kontaktsystems ausgebildet ist.
Ein anderer Antrieb ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und weist als Krafteinleitungselement beispielsweise einen Federspeicher und als Aktuator eine mit dem Bewegkontakt gekoppelte Antriebsstange auf, wobei als Übertragungsmittel eine Wippenmechanik mit einer drehbar gelagerten Wippe vorgesehen ist, wobei die Wippe die Antriebskraft des Krafteinleitungselementes auf die Antriebsstange zum Öffnen oder Schließen des Kontaktsystems des Schaltgerätes überträgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antrieb der eingangs genannten Art weiterzubilden, welcher bei einem kompakten Aufbau kostengünstig ist.
Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einem Antrieb der eingangs genannten Art dadurch, dass die Übertragungsmittel eine drehbar gelagerte Stange aufweisen, welche an ihrem dem Aktuator zugewandten Ende ein Stufenprofil zur Kraftübertragung auf den Aktuator aufweist.
Ein derartiger Antrieb ist einerseits kostengünstig und andererseits kompakt, weil bei derartig ausgebildeten Übertragungsmitteln, bei denen das Überführen des Kontaktsystems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand wie auch das Überführen des Kontaktsystems aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft in gleicher Richtung auslösbar ist, aufwändige Mechanismen zur Bewegungsumkehr in einfacher Weise vermieden werden können. Ein derartiges Stufenprofil an einer drehbaren Stange zur Kraftübertragung auf den Aktuator zur Betätigung des Bewegkontaktes des Schaltgerätes ist besonders vorteilhaft, weil durch Einleiten der Antriebskraft des Krafteinleitungselementes und Ausführen einer Drehung der drehbaren Stange der Aktuator sowohl durch das Stufenprofil aus einem unteren ersten Niveau des Stufenprofils bei geöffnetem Kontaktsystem des Schaltgerätes entlang einer Schräge über eine Verklinkungsstufe in ein oberes zweites Niveau des Stufenprofils mit geschlossenem Kontaktsystem des Schaltgerätes überführbar ist, wie auch aus dem oberen zweiten Niveau und geschlossenem Kontaktsystem über eine Verklinkungsstufe in das untere erste Niveau des Stufenprofils zum Öffnen des Kontaktsystems überführbar ist bei gleicher Richtung der eingeleiteten Antriebskraft.
Das Krafteinleitungselement kann dabei verschiedenartig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist als Krafteinleitungselement ein mit einer Ausschaltfeder gekoppelter Magnetantrieb vorgesehen, welcher Magnetantrieb zum Einleiten einer Antriebskraft in die Übertragungsmittel lediglich in einer Richtung vorgesehen ist, wobei zum Einschalten bzw. Schließen des Kontaktsystems des Schaltgerätes die Kraft des Magnetantriebes ein Überführen des Stufenprofils der drehbaren Stange von ihrem unteren in ihr oberes Niveau bewirkt und beim Ausschalten die Kraft in gleicher Richtung des Magnetantriebes zum Überführen des Stufenprofils aus dem oberen in das untere Niveau im Zusammenwirken mit der Ausschaltfeder führt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebes mit einem Schaltgerät in einer ersten Stellung;
2: das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebes der 1 mit einem Schaltgerät in einer zweiten Stellung;
3: ein Ausführungsbeispiel eines Stufenprofils; und
4: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stufenprofils des erfindungsgemäßen Antriebes.
1 zeigt einen Antrieb 1 für ein Schaltgerät 2, beispielsweise in Form einer Vakuumschaltröhre, mit einem Kontaktsystem 3 aus einem Festkontakt 4 und einem Bewegkontakt 5. Der Festkontakt 4 ist über einen Festkontaktanschlussbolzen 6 mit einem ersten Anschluss 7 des Schaltgerätes 2 elektrisch leitend verbunden, der Bewegkontakt 5 ist über einen Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8 mit einem zweiten Anschluss 9 des Schaltgerätes 2 elektrisch leitend verbunden, wobei zwischen den Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8 und dem zweiten Anschluss 9 ein elektrisch leitender flexibler Abschnitt 10 vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Bewegkontakt-Anschlussbolzens 8 unter Aufrechterhaltung der elektrischen Verbindung mit dem zweiten Anschluss 9 ermöglicht ist. In der 1 ist das Kontaktsystem 3 in seinem geöffneten Zustand dargestellt, d. h. zwischen dem Festkontakt 4 und dem Bewegkontakt 5 besteht keine leitende Verbindung.
Der Antrieb 1 umfasst ein Krafteinleitungselement 11 und einen Aktuator 12, sowie dazwischen angeordnete Übertragungsmittel 13. Das Krafteinleitungselement 11 dient zum Einleiten einer Antriebskraft zum Schließen bzw. Öffnen des Kontaktsystems 3 des Schaltgerätes 2, und weist im Ausführungsbeispiel einen Elektromagneten 14 mit einer Spule 15 auf, welche Spule 15 über Anschlüsse 16 und 17 mit einer figürlich nicht dargestellten Spannungsquelle zum Bestromen der Spule 15 verbunden ist. Ein Anker 18 des Elektromagneten 14 ist dabei so ausgebildet, dass beim Bestromen der Spule 15 der Anker 18 eine Antriebskraft in Richtung des Pfeils der 1 nach oben erfährt. Das Krafteinleitungselement 11 umfasst weiterhin eine Ausschaltfeder 19, welche an einem ersten Lager 20, beispielsweise einem Gehäuseabschnitt des Schaltgerätes 2 befestigt ist und mit ihrem zweiten Ende an einem am Anker 18 befestigten Gegenlager 21 befestigt ist, wobei sich die Ausschaltfeder 19 in der 1 in ihrem entspannten Zustand befindet. Die Übertragungsmittel 13 umfassen eine bezüglich des Ankers 18 drehbar gelagerte Stange 22, welche an ihrem dem Aktuator 12 zugewandten Ende ein Stufenprofil 23 aufweist, welches mit Bezug auf die 3 und 4 näher erläutert wird. Der Aktuator 12 umfasst eine Betätigungsstange 24, welche durch das Stufenprofil 23 der drehbar gelagerten Stange 22 betätigbar ausgebildet ist, weiterhin eine Kontaktdruckfeder 25 zum Aufbringen einer Kontaktdruckkraft in einem geschlossenen Zustand des Kontaktsystems 3 des Schaltgerätes 2 sowie einen isolierenden Abschnitt 26 zur elektrischen Isolation von Antrieb 1 zu Schaltgerät 2 und einen Kopplungsabschnitt 27 zur mechanischen Kopplung des Aktuators 12 mit dem Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8.
Zum Überführen des Kontaktsystems 3 des Schaltgerätes 2 aus dem in der 1 dargestellten geöffneten Zustand wird nun durch das Krafteinleitungselement 11 eine Antriebskraft eingeleitet, indem durch Bestromung der Spule 15 und Erzeugung eines entsprechenden Magnetfeldes der Anker 18 des Elektromagneten 14 eine Kraft in Richtung des Pfeils nach oben erfährt, wodurch die drehbar gelagerte Stange 22 zu einer Drehung in Richtung des Drehpfeils veranlasst wird, wobei das Stufenprofil 23 der drehbar gelagerten Stange 22 die Betätigungsstange 24 aus dem unteren Niveau 28 in das obere Niveau 29 überführt, wodurch die Kontaktdruckfeder 25 gespannt wird und der Bewegkontaktanschlussbolzen 8 eine Bewegung im Ausführungsbeispiel nach oben erfährt, so dass das Kontaktsystem 3 aus Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5 in den geschlossenen Zustand überführt wird, wie in der 2 dargestellt, in welcher sich die Betätigungsstange 24 im oberen Niveau 29 des Stufenprofils 23 der drehbar gelagerten Stange 22 befindet und die Kontaktdruckfeder 25 gespannt ist. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang die Ausschaltfeder 19 gespannt.
Um diesen Vorgang umzukehren, wird nun ausgehend vom Zustand der 2 wiederum über Bestromung der Spule 15 eine Kraft in den Anker 18 des Elektromagneten 14 in Richtung des Pfeils nach oben eingeleitet, so dass sich über Drehung der drehbaren Stange 22 in Richtung des Drehpfeils die Betätigungsstange 24 aus dem oberen Niveau 29 aus der Verklinkung hebt und bei weiterer Drehung der drehbaren Stange 22 sich wieder in das untere Niveau 28 des Stufenprofils 23 begibt, wobei die Energie von der in der 2 gespannten Ausschaltfeder 19 aufgewendet wird, was zum Öffnen des Kontaktsystems 3 aus Bewegkontakt 5 und Festkontakt 4 des Schaltgerätes 2 führt.
Mit anderen Worten ist es bei dem Antrieb 1 möglich, sowohl das Überführen des Kontaktsystems 3 aus dem offenen in den geschlossenen Zustand wie auch das Überführen des Kontaktsystems 3 aus dem geschlossenen in den offenen Zustand durch eine Antriebskraft des Elektromagneten 14 immer in der gleichen Richtung, im Ausführungsbeispiel nach oben, auszulösen.
3 zeigt das Stufenprofil 23 der drehbaren Stange 22 aus den 1 und 2 in einer Detaildarstellung als abgewickelte Mantelfläche der drehbaren Stange 22 mit dem unteren Niveau 28 und dem oberen Niveau 29, wobei der Übergang zwischen unterem und oberem Niveau als Schräge ausgebildet ist, sowie in der 3 erkennbaren Verklinkungsstufen 30 und 31, durch welche eine Verklinkung des Schaltgerätes 2 im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems 3 erreicht ist.
4 zeigt eine weitere abgewickelte Mantelfläche der drehbaren Stange 22 in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei neben dem unteren Niveau 28 und dem oberen Niveau 29 ein Zwischenniveau 32 vorgesehen ist, wobei sowohl das Zwischenniveau 32 als auch das obere Niveau 29 über entsprechende Verklinkungsstufen verfügen, und die Übergänge als Schrägen ausgeführt sind, so dass mit dem Stufenprofil der 4 auch ein Dreistellungsschalter realisierbar ist, beispielsweise um die Funktionen geschlossenes Kontaktsystem, geöffnetes Kontaktsystem und Trennstellung mit großem Abstand zwischen Festkontakt und Bewegkontakt des Schaltgerätes zu realisieren.
Bezugszeichenliste

1: Antrieb
2: Schaltgerät
3: Kontaktsystem
4: Festkontakt
5: Bewegkontakt
6: Festkontakt-Anschlussbolzen
7: erster Anschluss
8: Bewegkontakt-Anschlussbolzen
9: zweiter Anschluss
10: flexibler Abschnitt
11: Krafteinleitungselement
12: Aktuator
13: Übertragungsmittel
14: Elektromagnet
15: Spule
16, 17: Anschlüsse
18: Anker
19: Ausschaltfeder
20: erstes Lager
21: Gegenlager
22: drehbar gelagerte Stange
23: Stufenprofil
24: Betätigungsstange
25: Kontaktdruckfeder
26: isolierender Abschnitt
27: Kopplungsabschnitt
28: unteres Niveau
29: oberes Niveau
30: Verklinkungsstufe
31: Verklinkungsstufe
32: Zwischenniveau

Claims

Antrieb (1) für ein Schaltgerät (2), welches ein Kontaktsystem (3) aus einem Festkontakt (4) und einem Bewegkontakt (5) aufweist, mit einem Krafteinleitungselement (11) zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator (12) zum Betätigen des Bewegkontaktes (5) zum Schließen oder Öffnen des Kontaktsystems (3) sowie zwischen dem Krafteinleitungselement (11) und dem Aktuator (12) angeordneten Übertragungsmitteln (13), wobei die Übertragungsmittel (13) derart ausgebildet sind, dass sowohl das Überführen des Kontaktsystems (3) aus dem geschlossenen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kontaktsystems (3) aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel (13) eine drehbar gelagerte Stange (22) aufweisen, welche an ihrem dem Aktuator (12) zugewandten Ende ein Stufenprofil (23) zur Kraftübertragung auf den Aktuator (12) aufweist.
Antrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Krafteinleitungselement (11) ein mit einer Ausschaltfeder (19) gekoppelter Magnetantrieb (14) vorgesehen ist, welcher Magnetantrieb (14) zum Einleiten einer Antriebskraft in die Übertragungsmittel (13) lediglich in einer Richtung vorgesehen ist, wobei zum Einschalten bzw. Schließen des Kontaktsystems (3) des Schaltgerätes (2) die Kraft des Magnetantriebes (14) ein Überführen des Stufenprofils (23) der drehbaren Stange (22) von ihrem unteren Niveau (28) in ihr oberes Niveau (29) bewirkt und beim Ausschalten die Kraft in gleicher Richtung des Magnetantriebes (14) zum Überführen des Stufenprofils (23) aus dem oberen Niveau (29) in das untere Niveau (28) im Zusammenwirken mit der Ausschaltfeder (19) führt.