Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines in einer insbesondere druckfest ausgebildeten Schalterzelle angeordneten Schalters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schalterzellen für Mittelspannungsanlagen nehmen im Allgemeinen elektrische Schalt-, Steuer- und Regelgeräte auf, wobei ein in einer Schalterzelle angeordneter Schalter üblicherweise als Dreh- oder Schwenkschalter ausgebildet und im hinteren Bereich der Schalterzelle an einer Drehachse gelagert ist. Da aus Sicherheitsgründen der Schalter nur bei druckfest verschlossener Schalterzelle betätigt werden darf, ist in der Regel an der Zellenvorderseite eine von aussen zugängliche Kuppeleinheit vorgesehen, die über ein im Inneren der Schalterzelle angeordnetes Getriebe mit der Schalterdrehachse verbunden ist. In die Kuppeleinheit kann beispielsweise ein Steckschlüssel eingesteckt werden, so dass durch Drehen des Steckschlüssels über das Getriebe die Schalterdrehachse und damit der Schalter betätigt werden kann.
Um die zur Betätigung des Schalters benötigten, relativ grossen Kräfte über das Getriebe übertragen zu können, ist dieses im Allgemeinen relativ voluminös aufgebaut, so dass bezüglich der spannungsführenden Teile im beschränkten Innenraum der Schalterzelle Abstandsprobleme entstehen können.
Die Gefahr eines Überschlags von dem Schalter zu dem Getriebe ist besonders hoch, wenn am Getriebe abgewinkelte Ecken oder Kanten vorhanden sind, da die Feldlinien des in der Schalterzelle vorhandenen elektrischen Feldes an diesen Ecken oder Kanten zusammenlaufen und die dadurch entstehende, hohe elektrische Feldstärke einen Überschlag vom Schalter zu diesen Ecken oder Kanten begünstigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Betätigung eines in einer Schalterzelle angeordneten Schalters so auszubilden, dass trotz beengter Platzverhältnisse in der Schalterzelle ein ausreichender Abstand zwischen dem Schalter und den Elementen der Betätigungsvorrichtung vorhanden ist, so dass die Gefahr eines Überschlags zwischen Schalter und Betätigungsvorrichtung vermindert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Durch die Aufteilung des Getriebes in ein zellenvorderseitig gelegenes Umlenkgetriebe und ein von diesem betätigtes, mit der Schalterdrehachse gekuppeltes Hebelgetriebe wird erreicht, dass der eine verhältnismässig breite Abmessung aufweisende Teil des Getriebes, nämlich das Umlenkgetriebe, soweit wie möglich von dem Schalter entfernt angeordnet ist, so dass die Gefahr eines Überschlags zwischen dem Schalter und dem Umlenkgetriebe aufgrund des zwischen ihnen liegenden, grossen Abstandes ausgeschlossen ist.
Gleichzeitig wird durch die Ausbildung des Hebelgetriebes als zumindest ein in einer wandseitigen Flachtaschenführung angeordneter Flachstab eine extrem flache Bauweise für das Hebelgetriebe erzielt. Durch die wandseitige Anordnung der Flachtaschenführung wird auch für das Hebelgetriebe ein maximal möglicher Abstand zu dem Schalter erreicht, wodurch die Gefahr eines Überschlags vom Schalter auf das Hebelgetriebe deutlich verringert wird. Dabei können die Flachstäbe deutlich dünner ausgebildet sein als üblicherweise verwendete Getriebestangen, da ein Durchbiegen des bei der Schalterbetätigung unter Schubspannung stehenden Flachstabes zur Zellenmitte hin von der Flachtaschenführung verhindert wird.
Darüber hinaus wird durch die Anordnung der Flachstäbe in einer Flachtaschenführung eine flächige Abdeckung der Flachstäbe und damit auch der Flachstabkanten erreicht, so dass die Anzahl der freiliegenden Kanten des Hebelgetriebes, die zu einem erhöhten Überschlagsrisiko führen, verringert wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Führungsfläche der Flachtaschenführung von einer Seitenwand der Schalterzelle gebildet. Dadurch kann die Gesamtbreite des Hebelgetriebes weiter verringert werden, so dass eine Gesamtbreite unter 10 mm, beispielsweise 7 mm, ohne weiteres erreicht werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hebelgetriebe von zwei im Wesentlichen parallel angeordneten Flachstäben gebildet, wobei die Übertragungshebel als zweiarmige Übertragungshebel ausgebildet sind, und die Flachstäbe jeweils im Bereich der freien Enden der Übertragungshebel an diesem gelenkig angeschlossen sind.
Durch die Verwendung von zwei im Wesentlichen parallel angeordneten Flachstäben wird erreicht, dass sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten des Schalters jeweils einer der Flachstäbe auf Zug belastet ist. Dadurch wird die Schubbelastung, die auf den anderen Flachstab wirkt, deutlich verringert, so dass ein Durchbiegen des unter Schubwirkung stehenden Flachstabs nur in geringem Ausmass erfolgt. Damit wird zum einen die Seitenwand der Flachtaschenführung weniger durch das Aufprallen des durchgebogenen Flachstabes belastet und zum anderen die Reibung beim Verschieben der Flachstäbe zwischen der Flachtaschenführung und dem durchgebogenen Flachstab herabgesetzt, so dass die Betätigung des Schalters mit geringerer Kraft bei gleichzeitig verringerten Verschleisserscheinungen an der Flachtaschenführung und an dem Flachstab durchgeführt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Umlenkgetriebe als Untersetzungsgetriebe, insbesondere als zwei gegeneinander um im Wesentlichen 90' versetzt angeordnete, ineinandergreifende Kegelräder, ausgebildet. Durch die Untersetzung des Umlenkgetriebes kann der üblicherweise unter hoher Federvorspannung stehende Schalter mit relativ geringer Kraft betätigt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind im Wesentlichen alle am Getriebe, insbesondere an der Flachtaschenführung, den Flachstäben und den Übertragungshebeln vorgesehene Ecken und Kanten abgerundet ausgebildet. Dadurch werden die in diesen Bereichen entstehenden elektrischen Felder verringert, so dass die Gefahr eines Überschlags vom Schalter auf das Getriebe weiter vermindert wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Schalterzelle mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Betätigungsvorrichtung, wobei die Seitenwand der Schalterzelle abgenommen ist und
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein Getriebe 1, das ein Umlenkgetriebe 2 und ein Hebelgetriebe 3 umfasst. Das Umlenkgetriebe 2 ist aus zwei gegeneinander um 90 DEG versetzt angeordneten, ineinander greifenden Kegelrädern 4, 5 gebildet, die im Bereich der schematisch dargestellten Vorderseite 6 der Schalterzelle, insbesondere der Tür der Schalterzelle, angeordnet sind. Das Kegelrad 4 besitzt einen geringeren Durchmesser als das Kegelrad 5, so dass das Umlenkgetriebe 2 als Untersetzungsgetriebe wirkt.
Das Kegelrad 4 ist über eine Betätigungsachse 7 mit einer an der Vorderseite 6 der Schalterzelle angeordneten Kuppeleinheit 8 verbunden, in der ein Betätigungsorgan in Form eines Steckschlüssels 9 eingesetzt ist.
Das andere Kegelrad 5 ist drehfest mit einem zellenvorderseitig gelegenen Betätigungshebel 10 verbunden, dessen freie Enden gelenkig an den zellenvorderseitig gelegenen Enden zweier parallel angeordneter, das Hebelgetriebe 3 bildender Flachstäbe 11, 11 min angeschlossen sind.
Die Flachstäbe 11, 11 min sind in einer Flachtaschenführung 12, die über Nieten 13 an der Seitenwand 14 (Fig. 2) der Schalterzelle befestigt ist, geführt und mit ihren zellenrückseitig gelegenen Enden an den freien Enden eines zellenrückseitig angeordneten Betätigungshebels 15 gelenkig angeschlossen.
Der zellenrückseitig angeordnete Betätigungshebel 15 ist drehfest mit einer Schalterdrehachse 16 verbunden, an der ein nicht dargestellter Schalter angeordnet ist.
Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 1 zeigt, dass die Flachstäbe 11, 11 min zwischen der Flachtaschenführung 12 und der Seitenwand 14 der Schalterzelle geführt sind. Weiterhin ist zu erkennen, dass die dem Schalter zugewandten Kanten 17 der Flachtaschenführung 12, sowie die freien Enden des zellenrückseitig angeordneten Betätigungshebels 15 abgerundet ausgebildet sind.
Zur Betätigung des in der Schalterzelle angeordneten Schalters wird der in der Kuppeleinheit 8 eingesteckte Steckschlüssel 9 verschwenkt, so dass über die Betätigungsachse 7 das Kegelrad 4 entsprechend verdreht wird. Die Drehbewegung des Kegelrades 4 wird auf das Kegelrad 5 übertragen, wodurch der drehfest mit dem Kegelrad 5 verbundene, zellenvorderseitig gelegene Betätigungshebel 10 um die Drehachse des Kegelrades 5 so verschwenkt wird, dass das obere Ende des Betätigungshebels 10 zur Vorderseite 6 der Schalterzelle hin bewegt wird.
Durch die Verschwenkung des Betätigungshebels 10 wirkt auf den oberen Flachstab 11 eine Zugkraft und auf den unteren Flachstab 11 min eine Schubkraft, so dass der zellenrückseitig gelegene Betätigungshebel 15 eine Verschwenkbewegung parallel zum zellenvorderseitig gelegenen Betätigungshebel 10 ausführt. Die mit dem zellenrückseitig gelegenen Betätigungshebel 15 drehfest verbundene Drehachse 16 des Schalters wird durch die Betätigung des Steckschlüssels 9 gedreht, wodurch der Schalter betätigt wird.
Ein Durchbiegen des durch die Schubkraft belasteten unteren Flachstabes 11 min zur Zelleninnenseite hin wird durch die Flachtaschenführung 12 verhindert. Dadurch bleibt der maximale Abstand zwischen dem Schalter und dem Getriebe 1 auch während des Betätigens des Schalters erhalten, wodurch ein Überschlag vom Schalter zum Getriebe 1 vermieden wird.
Die abgerundeten Kanten 17 der Flachtaschenführung sowie die abgerundeten freien Enden der Flachstäbe 11, 11 min und der Betätigungshebel 10, 15 verringern die Stärke der in diesen Bereichen auftretenden elektrischen Felder, so dass die Gefahr eines Überschlags vom Schalter auf das Getriebe 1 weiter verringert wird.
The invention relates to a device for actuating a switch arranged in a pressure-resistant switch cell, according to the preamble of claim 1.
Switch cells for medium-voltage systems generally accommodate electrical switching, control and regulating devices, a switch arranged in a switch cell usually being designed as a rotary or swivel switch and being mounted on an axis of rotation in the rear region of the switch cell. Since, for safety reasons, the switch may only be actuated when the switch cell is closed in a pressure-tight manner, an externally accessible coupling unit is generally provided on the front of the cell, which is connected to the switch axis of rotation via a gear arranged inside the switch cell. For example, a socket wrench can be inserted into the coupling unit, so that the switch axis of rotation and thus the switch can be actuated by turning the socket wrench via the transmission.
In order to be able to transmit the relatively large forces required to actuate the switch via the transmission, the transmission is generally of relatively voluminous construction, so that distance problems can arise with regard to the live parts in the restricted interior of the switch cell.
The risk of a rollover from the switch to the gearbox is particularly high if there are angled corners or edges on the gearbox, since the field lines of the electrical field present in the switch cell converge at these corners or edges and the resulting high electrical field strength causes a rollover favored by the switch to these corners or edges.
The object of the invention is to provide a device for actuating a switch arranged in a switch cell so that, despite the limited space in the switch cell, there is a sufficient distance between the switch and the elements of the actuating device, so that there is a risk of a rollover between the switch and the actuating device is reduced.
This object is achieved by the features of patent claim 1.
By dividing the transmission into a reversing gear located on the cell side and a lever transmission actuated by it and coupled to the switch axis of rotation, it is achieved that the part of the transmission which has a relatively wide dimension, namely the reversing transmission, is arranged as far as possible from the switch that the danger of a rollover between the switch and the deflection gear is excluded due to the large distance between them.
At the same time, by designing the lever mechanism as at least one flat bar arranged in a wall-side flat pocket guide, an extremely flat design for the lever mechanism is achieved. Due to the wall-side arrangement of the flat pocket guide, a maximum possible distance to the switch is also achieved for the lever gear, whereby the risk of a rollover from the switch to the lever gear is significantly reduced. The flat bars can be made significantly thinner than commonly used gear rods, since the flat bar, which is under shear stress when the switch is actuated, is prevented from bending towards the center of the cell from the flat pocket guide.
In addition, by arranging the flat bars in a flat pocket guide, a flat coverage of the flat bars and thus also the flat bar edges is achieved, so that the number of exposed edges of the lever mechanism, which lead to an increased risk of rollover, is reduced.
According to an advantageous embodiment of the invention, a guide surface of the flat pocket guide is formed by a side wall of the switch cell. As a result, the overall width of the lever mechanism can be further reduced, so that an overall width of less than 10 mm, for example 7 mm, can easily be achieved.
According to a further preferred embodiment of the invention, the lever mechanism is formed by two substantially parallel flat bars, the transmission levers being designed as two-armed transmission levers, and the flat bars each being articulated to the free ends of the transmission levers.
The use of two flat bars arranged essentially in parallel ensures that one of the flat bars is subjected to tension both when the switch is switched on and when it is switched off. As a result, the shear load that acts on the other flat bar is significantly reduced, so that the flat bar under shear is only deflected to a small extent. On the one hand, the side wall of the flat pocket guide is less stressed by the impact of the bent flat bar and, on the other hand, the friction when moving the flat bars between the flat pocket guide and the bent flat bar is reduced, so that the actuation of the switch with less force and at the same time reduced wear and tear on the flat pocket guide and can be performed on the flat bar.
According to a further advantageous embodiment, the deflecting gear is designed as a reduction gear, in particular as two intermeshing bevel gears arranged offset from one another by essentially 90 '. By reducing the deflection gear, the switch, which is usually under high spring preload, can be actuated with relatively little force.
According to a further advantageous embodiment of the invention, essentially all of the corners and edges provided on the gear, in particular on the flat pocket guide, the flat bars and the transmission levers, are rounded. As a result, the electrical fields arising in these areas are reduced, so that the risk of a rollover from the switch to the transmission is further reduced.
Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing; in this shows:
Fig. 1 is a schematic side view of a switch cell with an actuating device designed according to the invention, wherein the side wall of the switch cell is removed and
FIG. 2 shows a cross section along the line A-A from FIG. 1.
Fig. 1 shows a transmission 1, which comprises a reversing gear 2 and a lever gear 3. The deflecting gear 2 is formed from two intermeshing bevel gears 4, 5, which are offset from one another by 90 ° and are arranged in the region of the schematically illustrated front side 6 of the switch cell, in particular the door of the switch cell. The bevel gear 4 has a smaller diameter than the bevel gear 5, so that the deflection gear 2 acts as a reduction gear.
The bevel gear 4 is connected via an actuation axis 7 to a coupling unit 8 which is arranged on the front 6 of the switch cell and in which an actuating element in the form of a socket wrench 9 is inserted.
The other bevel gear 5 is connected in a rotationally fixed manner to an actuating lever 10 located on the cell front, the free ends of which are connected in an articulated manner to the ends of two flat rods 11, 11 min arranged in parallel and forming the lever mechanism 3, located at the cell front side.
The flat bars 11, 11 min are guided in a flat pocket guide 12, which is fastened to the side wall 14 (FIG. 2) of the switch cell via rivets 13, and are connected in an articulated manner with their ends on the back of the cell to the free ends of an actuating lever 15 arranged on the back of the cell.
The actuating lever 15 arranged on the rear side of the cell is connected in a rotationally fixed manner to a switch axis of rotation 16 on which a switch (not shown) is arranged.
The cross section shown in FIG. 2 along the line A-A from FIG. 1 shows that the flat bars 11, 11 min are guided between the flat pocket guide 12 and the side wall 14 of the switch cell. Furthermore, it can be seen that the edges 17 of the flat pocket guide 12 facing the switch and the free ends of the actuating lever 15 arranged on the rear of the cell are rounded.
To actuate the switch arranged in the switch cell, the socket wrench 9 inserted in the coupling unit 8 is pivoted, so that the bevel gear 4 is rotated accordingly via the actuation axis 7. The rotational movement of the bevel gear 4 is transmitted to the bevel gear 5, whereby the actuating lever 10, which is connected to the bevel gear 5 and is connected to the bevel gear 5 in a rotationally fixed manner, is pivoted about the axis of rotation of the bevel gear 5 such that the upper end of the actuating lever 10 is moved towards the front 6 of the switch cell .
Due to the pivoting of the actuating lever 10, a tensile force acts on the upper flat bar 11 and a pushing force on the lower flat bar 11 min, so that the actuating lever 15 located on the back of the cell executes a pivoting movement parallel to the actuating lever 10 located on the front of the cell. The axis of rotation 16 of the switch, which is connected in a rotationally fixed manner to the actuating lever 15 on the rear side of the cell, is rotated by actuating the socket wrench 9, as a result of which the switch is actuated.
The flat pocket guide 12 prevents the lower flat bar 11 min, which is loaded by the thrust force, from bending towards the inside of the cell. As a result, the maximum distance between the switch and the transmission 1 is maintained even when the switch is actuated, as a result of which a rollover from the switch to the transmission 1 is avoided.
The rounded edges 17 of the flat pocket guide and the rounded free ends of the flat bars 11, 11 min and the actuating lever 10, 15 reduce the strength of the electrical fields occurring in these areas, so that the risk of a rollover from the switch to the transmission 1 is further reduced.