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antrieb für elektrische Schalter Die erfindung bezieht sich auf einen
Antrieb für elektrische Schalter mit je einem Bederkraftspeicher für die Ein- bzw.
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ausschaltung, bei dem jeweils ein Ende zweier, in die gleiche Richtung
wirkende Beaern an einem, diese Federn gemeinsam spannenden Federhebel befestigt
ist, und wobei das andere Ende der einen Beder unmittelbar am Schalthebel angreift,
während die Kraft der anderen Feder über den Federhebel und einer 3chubstange an
den Schalthebel gelangt.
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pie Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb, insbesondere für
Hochspannungsleistungsschalter, möglichst verschleißfest, d.h. mit großem chalthäufigkeitsvermögen
und dennoch mit geringem Herstellungsaufwand, bei Wahrung wirtschaftlicher Abmessungen,
also kleinräumig, zu erstellen.
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Die rufgabe ist weit gespannt; sie läßt sich wohl auch nur lösen,
wenn sämtliche Antriebsteile von den Kraftspeichern bis zu der operr- und Auslösevorrichtung,
sowie die Art der Einbringung der Kraft und ihre Übertragung systematisch untersucht
und verbessert werden. Dafür besonders geeignet, wird als
der eingangs
genannte Antrieb betrachtet0 Er wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß der
Federhebel als einarmiger Hebel ausgebildet und sein Spannwinkel auf der Antriebswelle
nur eta halb so groß ist, wie der entsprechende Schaltwinkel des ochalthebels auf
der Schalterwelle.
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Dies läßt sich auf einfache Weise durch Länge und Gestalt der Hebel
erreichen, bietet aber den Vorteil der Auslegung der chaltfedern für eine geringe
Spannkraft. Die wirksame Länge des ochalthebels zur Schalterwelle kann bei einem
so großen Schaltwinkel vorteilhaft von einem minimal - bis zu einem maximalwert
ausgenutzt werden, wobei diese wirksamme Schalthebellänge dem Kraftbedarf der Schalthandlungen
genau angepaßt werden kann; so kann sie z.B. am Ende der Bin- sowie am strang der
Ausschaltung groß gewählt werden0 Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben
werden, daß durch diese maßnahme keine Energie unnötig vergeudet ist, und demzufolge
auch die Sperr- und Auslösekräfte auf ein notwendiges Maß begrenzt sind0 Im übrigen
gestattet es der erfindungsgemäße Antrieb, die Kraft vorteilhaft über eine Kurvenscheibe
einzubringen0 Über eine Kurvenscheibe kann man bekanntlich den unterschiedlichen
Kraftbedarf der zu spannenden Bedern in Verbindung mit den jeweils wirkenden Hebellängen
ausgleichen. Das ist hier besonders wichtig, weil der Herstellungsaufwand für die
Spanneinrichtung bekanntlich dann am geringsten ist, wenn das Aufzugsmoment über
die gesamte opannzeit konstant gehalten werden kann. Eine solche Kurvenscheibe wird
aber nur vernünftige bmessungen dann erreichen, wenn ein entsprechend kleiner opannwinkel
anfällt. Zwar wächst bei einem solchen Spannwinkel zwangsläufig die Länge des Federhebels,
um die nötige Spannkraft zu erreichen Hier kommt der Erfindung aber die Verwendung
des einarmigen Federhebels für den Lagerdruck seiner Welle sehr zustatten. Würde
nämlich die Ausschaltfeder an
einem separaten Hebelarm befestigt,
so daß z.BO um 1800 versetzte Hebel gebildet wären, so würden nicht nur erhebliche
Lagerdrücke in der ßinschaltstellung anfallen, sondern auch ein sehr an Raum- und
Materailaufwendungen. Dagegen ist es leicht einzusehen, daß beim neuen Antrieb die
Ausschaltfeder nur geringe Kräfte auf die Federhebellagerung ausüben kann.
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besondere Erwähnung bedarf noch die Sperr- und Auslösevorrichtung
des antriebes. In ihr wird erfindungsgemäß die Speicherkraft nicht hauptsächlich
an den üblichen huslösehalbwellen gehalten, sondern auf einen Stützhebel in Richtung
auf seinen Lagerungspunkt so übertragen, daß in ihm nach seiner Entklinkung noch
ein Drehmoment für seine Verschwenkung zur Freigabe der Speicherkraft aufgebracht
wird.
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All Hand beigefügter Zeichnungen wird zunachst in den Fig. 1 - 3 die
Funktion des bekannten Antriebssystems beschrieben. In den wivig. o und 7 ist sodann
das Wesentliche des erfinderischen Antriebes gezeigt, wobei, des besseren Verständnisses
wegen, teil-weise die Bezeichnung funktionsgleiche Teile des bekannten Antriebes
in klammern mitangeführt sind.
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jach Fig. 1 befindet sich in einem Schalterpol 1 die Lichtbogenlöscheinrichtung
2, sowie der ortsfeste Einsteckkontakt 3 und der ortsfeste Gleitkontakt 4. Im letzteren
befindet sic in der Ausschaltstellung der Schaltstift 5, der sich nach unten gradlinig
durchechieben läßt, um in der Einschaltstellung die beiden Kontakte 3 und 4 elektrisch
leitend zu verbinden, An dem oberen Ende des schaltstiftes 5 ist der Bolzen 6 angebracht,
der sich im Kraftschluß zu der Gabel 7 am freien ende des Schaltarmes 8 befindet0
Letzterer ist frei drehbar auf der ortsfesten Schaltelle 9 angeordnet, er steht
jedoch in kraftschlüssiger Verbindung zu dem ochalthebel 10 und dem Sperrhebel 11O
All dem freien Ende des Schalthebels 10 ist das untere Ende der Einschaltfeder 12
eingehängt, die oben an dem freien
Ende des Federhebels 13, bzw.
in dessen Nähe eingehängt ist. Binde Stange 14 mit Langloch 15 hält die Einschaltfeder
12 auf Vorspannung und bildet für die Linksverschwenkung des Federhebels 13 beitnahezu
entspannter Einschaltfeder 12 eine kraftschlüssige Schubstangenverbindung von dem
Pederhebel 13 zu dem Schalthebel 10.
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Der Federhebel 13 ist frei drehbar auf der ortsfesten Antriebswelle
16 gelagert, steht jedoch zu dem Federhebel 17 und dem Antriebshebel 18 ,sowie zu
dem Sperrhebel 19 in Kraftschluß.
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An dem freien Ende des Bederhebels 17 ist das untere Sande der Ausschaltfeder
20 eingehängt, die mit ihrem oberen Bunde im ortsfesten Lager 21 eingehängt ist.
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In der gezeichneten Stellung hält die Vorspannung der Ausschaltfeder
20 den Schaltstift im Andanschlag der Äusschaltstellung. Weiterhin fixiert ist der
Schaltstift in dieser Stellung durch den Sperrhebel 11, dessen freie Schwenkbewegung
durch die in Sperrstellung gedrehte Halbwelle 22 gehindert wirdO Letztere kann über
den Auslösehebel 23 in Breigabestellung gedreht werden.
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Wird jetzt durch eine äußere Kraft der Antriebshebel 18 nach Fig.
2 in Pfeilrichtung nach rechts verschwenkt, dann spannt sich die Zinschaltfeder
12 sowie die Ausschaltfeder 20o Der blockierte Schaltarm 8 kann dieser Bewegung
nicht folgen.
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Die Schwenkung des Antriebshebels 18 wird soweit fortgesetzt, bis
der Sperrhebel 19 in Verbindung mit der Halbwelle 24 in eine Sperrstellung gelangt.
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Wird jetzt nach Figo 3 über den Auslösehebel 23 die Halbwelle 22 in
Freigabestellung gedreht, dann kann sich das drehbare System auf der Schaltwelle
9 unter dem Krafteinfluß
derEinschaltfeder 12 verschwenken; es
erfolgt eine Einschaltung.
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Wird jetzt über den Auslösehebel 25 die Halbwelle 24 in Freigabestellung
gedreht, dann wird unter dem Krafteinfluß der Äusschaltfeder 20 das bewegliche System
auf der Antriebswelle 16 verschwenkt, dabei wird diese Bewegung unter dem Kraftschluß
der Stange 14 auf das bewegliche System der Schaltwelle 9 übertragen und es erfolgt
eine AusschaltungO Das gesamte system gelangt wieder in die in Sigo 1 gezeigte Ausschaltstellung,
das Schaltspiel ist abgeschlossen.
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Wie aus der Beschreibung hervorgeht; führt der Antriebshebel 18 beim
Spannen der beiden Federn 12 und 20 eine Rechtsschwenkung und beim Entspannen der
Ausschaltfeder20 eine Linksschwenkung aus. Er ist in dieser Anordnung für Hand-
oder sonstige Antriebsformen nicht verwendbar, da er beim Schalten auf einen Kurzschluß
schlagartig zurückschnelltO Es müßte im Falle, daß der Antrieb als Federsprungantrieb
ausgebildet ist, doh. die. Einschaltung erfolgt direkt nach Spannen der Federn,
eine blitzartige Entkupplung der äußeren Antriebskraft zu diesem Antriebshebel 18
vorgesehen werden. Derartige Einrichtungen lassen sich nur mit aufwendigen Mitteln
verschleißfest erstellen, Andererseits war die Borderung erhoben, die äußere Antriebskraft
möglichst klein zu halten, doh. sie möglichst gleichmäßig ohne Spitzenwerte einzubringen,
Wie sich dieses zweckmäßig durchführen läßt, ist in FigD 4 dargestellt.
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Auf einer ortsfest gelagerten Welle 26 ist die Kurvenscheibe 27 befestigt,
auf deren äußerer Mantelfläche bei einer vollen
Umdrehung die Rolle
28 abläuft, die auf dem freien Ende des Antriebshebels 18 drehbar gelagert ist.
Bei einer durch eine äußere Kraft bewirkten vollen Umdrehung der KurveSscheibe 27
wird demnach der Antriebahebel 18 zum Spannen der Schaltfedern 12 und 20 nach rechts
verschwenkt, so, daß nach erfolgter Verklinkung der Kraftschluß aufgehoben wird
und die Rolle 28 bei einer Ausschaltung in die gestrichelte Stellung zurückschwenken
kann.
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Xie Kurve ist so ausgelegt, daß unter Berücksichtigung der Sederkennlinien,
der übertragenden Hebel und deren jeweiliger Konstellation für den Aufzugsvorgang
t ein gleichbleibendes Drehmoment auf die Welle 26 aufzuwenden ist.
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Da die Auslösekräfte für eine Ausschaltung im allgemeinen sehr gering
sind, andererseits aber auch um den Verschleiß der Halbwelle 24 herabzusetzen, sieht
die Erfindung nach Fig. 5 an dieser Stelle eine Kraftuntersetzung vor, Hierzu ist
an dem freien Schenkel des Sperrhebels 19 die Rolle 29 frei drehbar gelagert; sie
stützt sich in Sperrstellung auf dem Stützhebel 30 ab, der frei drehbar auf der
Welle 31 gelagert ist0 Sie Stützfläche ist zur Tangente des Schwenkkreises dieses
Hebels 30 etwas geneigt, so daß durch die Aufstützkraft eine Drehkomponente für
den Hebel 30 erzeugt wird. per Hebel 30- kann dieser Krafteinwirkung erst dann folgen,
wenn die durch die Halbwelle 32 blockierte Sperrklinke 33 durch Betätigung des Auslösehebels
34 freigegeben ist. Erst dann drückt die Rolle 29 die Stützfläche des Stützhebels
30 nach unten und gibt die Schwenkbewegung des Sperrhebels 19 zu einer Ausschaltung
frei0 Der Stützhebel 30 ist durch einen weiteren Bederhebel 35, verlängert, an dessen
freiem Ende die Rückholfeder 36 eingehängt
ist, die wiederum am
unteren Ende an dem ortsfesten Lager 37 befestigt ist.
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Naturgemäß läßt sich dieses Kraftuntersetzungssystem auch auf den
Sperrhebel 11 übertragen.
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Bs gibt noch eine Anzahl von gegenseitigen Verriegelungen der einzelnen
Bewegungsglieder, die will- oder unwillkürliche Fehlmanipulationen ausschalten,
wie beispielsweise das Weiterdrehen der Kurvenscheibe 27 nach einem Federaufzug
oder unsachgemäße Betätigung der Auslösehebel 23 und 25 usw.. Kiese Zusatzeinrichtungen
sind aber nicht Gegenstand der Erfindung.
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In der konstruktiven Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebes nach
den Fig. 6 und 7 ergeben sich sehr zweckmäßige Vereinfachungen0 Zunächst ist die
Stange 14 mit Langloch 15 durch ein konzentrisch zur Einschaltfeder 12 gelegtes
Teleskopsystem 14 ersetzt. Ferner werden die Federhebel 13 und 17 zu einem gemeinsamen
Hebel ausgebildet0 Dann bilden die Wellen 26 und 31 eine gemeinsame Welle. Ferner
wird der Antriebshebel 18 mit dem Sperrhebel 19 zusammengelegt und mit einer Rolle
29 ausgestattet0 In den Fig. 6 und 7 wird gezeigt, wie sich in raumsparender Weise
die einzelnen Bauelemente in einem geschlossenen Antriebsblock zusammenfügen lassen.
Zur besseren Übersicht sind zwei Längsschnitte in zwei Funktionsebenen mit der gemeinsamen
Antriebswelle 16, der Stützwelle 31 in baulicher einheit mit der Welle 26 und der
Schaltwelle 9 durch den Antriebsblock gelegt. Zur besseren Ausnutzung der Einschaltfeder
12 ist der Schalthebel 10 gewinkelte 3ie Stange 14 ist funktionsgleich durch ein
Teleskop 14 ersetzt. Der gemeinsame Federhebel 13, 17, an dem oben die Ausschaltfeder
20 eingehängt ist, bildet mit dem Antriebshebel 18 und der Rolle 28 eine bauliche
EiMheito
Der Antrieb ist in Ausschaltstellung gezeichnet (Schema
nach Sigo 1)* Demnach befindet sich die Rolle 28 in der tiefen Ausspannung der Kurvenscheibe
27. Letztere ist an dem Kettenrad 38 befestigt und dieses wird durch die Rollenkette
39 und das Kettenritzel 40 angetrieben, das auf der Antriebswelle 16 gelagert ist
und-über Hand oder Motorantrieb betätigt werden kann.
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In der Bigo 7 ist der Sperrhebel 19 mit der Rolle 29 zu erkennen,
ferner der Stützhebel 30 in baulicher Einheit mit der Sperrklinke 33 die mit dem
Hebel 35 zusammengelegt ist, sowie die Halbwelle 32 und die Rückholfeder 36 die
nun mit 47 bezeichnet ist0 Dieses Xraftuntersetzungssystem für die Ausschaltauslösung
ist im vorliegenden Falle auch für die Einschaltauslösung vorgesehen, es ergeben
sich Analogien zu den einzelnen Bauteilen: Sperrhebel 19 und 41, Rolle 29 und 42,
Stützhebel 30 und 43, Sperrklinke 33 und 44, Halbwelle 32 und 45 sowie Hebel 35
und 46.
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Ä>ie die Einschaltfeder 12 tragenden Hebel 10 und 13 sind nach
Fig. 6 so gestaltet und so angeordnet, daß währeni des Einschaltvorganges, während
sich die Einschaltfeder 12 kontinuierlich entspannt, sich das dadurch auf die Schaltwelle
9 und somit das auf die nicht eingezeichneten beweglichen Schaltelemente übertragene
Drehmoment kontinuiertich vergrößert und in der Einschaltstellung einen Maximalwert
aufweist. Das bedeutet ein-erseits, daß die Verriegelungskraft für die gespannte
Feder ein Minimum aufweist, andererseits aber auch, daß die Feder selbst mit relativ
geringer Arbeitskraft ausgestattet- werden braucht. Umgekehrt bringt dadurch die
Ausschaltfeder 20 bei Beginn der Ausschaltung ein besonders großes Schalt drehmoment
auf, demnach braucht auch sie, da sie ihre maximale Energie genau an der richtigen
Steile zum Einsatz bringt, auch nur relativ gering ausgelegt werden. Dieser Umstand,
daß die beiden Energiehauptspeicher mit relativ geringer Speicherenergie auskommen,
trägt
naturgemäß wesentlich zur wirtschaftlichen Ausgestaltung des gesamten Antriebes
bei und unterstreicht seine besondere Fähigkeit, eine hohe Schalthäufigkeit zu bewältigen.
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Ferner ist der Sperrhebel 41 mit einem Kurvenstück 48 ausgestaltet
mit der Aufgabe, nach erfolgter Auslösung der Halbwelle 45, d.ho nach verschwenktem
Sperrhebel 411 den Stützhebel 43 und damit die Sperrklinke 44 in' ihrer Ausgelöst-Stellung
zu halten, damit beim Ausschalten eine Schlagbeanspruchung auf die Hebel 43, 44
ausgeschlossen wird.
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Mit 49 ist ein gemeinsamer Rückans-chlag bezeichnet0