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Die
Erfindung betrifft einen Lasttrennschalter mit Federkraftantrieb
zum Betätigen
wenigstens eines Schaltkontaktes, insbesondere von Mittelspannungsanlagen
in einem Bereich bis 24 KV.
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Derartige
Lasttrennschalter sind bekannt. Sie weisen in der Regel einen Federkraftantrieb
auf, der an einer Schalterwelle angreift, die wenigstens einen Schaltkontakt
trägt.
Die Schaltgeschwindigkeit bei derartigen Schaltgeräten muss
hoch sein. Die Schaltung muss insbesondere unabhängig von der Bedienungsperson
immer mit gleicher und ausreichender Geschwindigkeit erfolgen. Dazu
eignen sich insbesondere Lasttrennschalter mit mittelbar wirkenden
Antrieben. Bekannt sind aus dem Stand der Technik daher bestimmte
mittelbare Antriebe, insbesondere die Sprungantriebe, mit deren
Hilfe über
einen aufgeladenen Energiespeicher das sprunghafte Schalten erfolgt.
Die bekannten Lasttrennschalter mit Sprungantrieb haben dabei das
Problem, dass durch Spannen des Energiespeichers, der in der Regel
als Antriebsfeder ausgebildet ist, eine Totpunktstellung auf der
Schalterwelle zu überwinden
ist, die eine erhöhte
Krafteintragung erfordert und die insbesondere auch beim Schaltvorgang
weitere Energie verbraucht, um diesen Totpunkt zu überwinden.
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So
ist beispielsweise aus der
DE
28 50 761 C3 eine Sprungantriebsvorrichtung bekannt, die
eine drehfest mit der Antriebswelle verbundene Betätigungs-
und Spannscheibe für
einen in einer im wesentlichen quer zur Antriebswelle liegenden
Ebene angeordneten Antriebsfeder und ein drehbeweglich an der Antriebswelle
gelagertes und an die Antriebsfeder antriebswellenseitig angelenktes Übertragungsglied
aufweist. Dieses ist über
ein Verbindungsgestänge
mit der Schalterwelle des Schaltgerätes verbunden. Bei der Betätigung der
Antriebswelle durch eine Bedienperson und einer damit verbundenen
Energieaufnahme und Spannung sowie der Lagerveränderung der Antriebswelle,
bis zur Überschreitung
deren Totpunktstellung, wird deren Federkraft sprungartig, also
mit hoher Geschwindigkeit freigesetzt und wirkt über das Übertragungsglied und das Verbindungsgestänge auf
die Schalterwelle des Schaltgerätes
ein. Die Betätigungs-
und Spannscheibe wirkt dabei mit dem die Antriebsfeder mit dem Übertragungsglied
verbindenden Gelenkbolzen zusammen und weist einen kreissektorförmigen Ausschnitt
zur Ausbildung einer in ihrer Länge
begrenzten Bewegungsbahn von Mitnahmeflanken für das Übertragungselement und die
Antriebsfeder auf. Nachteilig bei diesem Antrieb ist, dass bei der
Betätigung
der Antriebswelle in die Ausschaltrichtung sogenannte Versager auftreten
können
und die Antriebsfeder wohl über
den Totpunkt und hinter diesem in eine stabile Position gelangen
kann, jedoch ohne dass die Kontakte getrennt beziehungsweise geschlossen
werden, da die für
das Trennen der Kontakte erforderliche Schaltenergie, insbesondere
bei höherer
Kurzschlussleistungen mit entsprechenden höheren Kontaktkräften, oder
bei längerer
Zeit nicht ausreichend gewarteten Schaltern, aus der Antriebsfeder
nicht zur Verfügung
steht.
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Aus
der
DE 199 25 537 ist
ein Sprungantrieb für
elektrische Schaltgeräte
mit einer Antriebswelle und einer drehfest mit dieser verbundenen
Betätigungsscheibe
bekannt, die sich dadurch auszeichnet, dass zwischen dem Übertragungsglied
und dem Verbindungsgestänge
eine an einem dieser beiden Sprungantriebsteile angeordnete und
nach Überschreitung
der Totpunktstellung mit dem jeweiligen Sprungantriebsteil in Wirkverbindung
tretende Druckfeder angeordnet ist. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass
eine zusätzliche
Druckfeder notwendig ist, um die ausreichende Energie zur Überwindung
des Totpunktes zur Verfügung
zu stellen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen
Lasttrennschalter zur Verfügung
zu stellen, der die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der
Technik nicht mehr aufweist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch einen Lasttrennschalter mit Federkraftantrieb zum Betätigen wenigstens
eines Schaltkontaktes, insbesondere von Mittelspannungsanlagen in
einem Bereich bis 24 KV mit wenigstens einer Einschalt- und wenigstens
einer Ausschaltfeder, einer Schalterwelle, an der der Federkraftantrieb
für die
Schaltbewegung angreift und die den wenigstens einen Schaltkontakt
trägt,
der sich dadurch auszeichnet, dass eine Blockiereinrichtung für den Federkraftantrieb vorgesehen
ist, die diesen vor Erreichen der Totpunktstellung der Ein-Schaltfeder
in einer gespannten Lage hält.
Die Blockiereinrichtung sorgt also dafür, dass der Federkraftantrieb
jetzt in einer Stellung verbleibt, die noch vor Erreichen des Totpunktes
liegt. Beim Lösen
der Blockiereinrichtung wird jetzt die komplette Federkraft freigegeben,
ohne dass der Totpunkt überwunden
werden muss, da dieser ja gar nicht überschritten wurde. Es bleibt
daher auch noch eine ausreichende Energie vorhanden, um gleichzeitig
eine weitere Feder, zum Beispiel die Aus-Schaltfeder, die ebenfalls
an der Schalterwelle angreift, zu spannen.
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Damit
wird erreicht, dass man sozusagen einen Lasttrennschalter mit einem
Speicherantrieb besitzt, der ein Fernschalten sowohl von „ein" in „aus", wie auch von „aus" in „ein" ermöglicht.
Das Schalten selbst kann trotzdem sprunghaft in beide Richtungen erfolgen
und die Einschaltgeschwindigkeit beträgt auch bei dieser Lösung die
geforderten mindestens sechs Meter pro Sekunde. Der Vorteil des
neuen Lasttrennschalters ist auch dadurch angegeben, dass sowohl
ein mechanisches Ein- beziehungsweise Ausschalten als auch ein elektromechanisches Ein-
und Ausschalten möglich
ist. Somit wird beispielsweise auch eine Fernschaltung von einer Schaltzentrale
aus ermöglicht,
die beispielsweise mit Hilfe von Arbeitsstromauslösern realisierbar
ist. Der Schalter wird dabei jeweils mit der Hand vorgespannt und
kann auch durch Drehen des Handhebels in die andere Richtung eingeschaltet
werden. Es kann auch das Einschalten elektrisch erfolgen. Auch das Ausschalten
kann sofort nach dem Einschalten erfolgen, ohne dass das Sprungsystem
zwischenzeitlich noch einmal gespannt werden muss. Dabei ist der Last trennschalter
derart gestaltet, dass eine Handschaltung jederzeit möglich ist.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung
einer Blockierungseinrichtung für
den Federantrieb auch eine Fernauslösung ohne Probleme realisierbar
ist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung zeichnet sich die Erfindung dadurch
aus, dass die Blockiereinrichtung durch zwei auf einen auf der Schalterwelle angeordneten
Mitnehmer entgegengesetzt wirkende Sperrklinken angegeben ist. Der
Mitnehmer ist dabei bevorzugt durch eine Lochscheibe angegeben.
An der Lochscheibe beziehungsweise an dem Mitnehmer sind Blockierungsstellungen
und/oder Blockierungseinrichtungen vorgesehen, in die die Sperrklinken
für eine
Blockierung einzugreifen vermögen. Eine
der Sperrklinken wirkt dabei als Ein-Klinke und die zweite Sperrklinke
als Aus-Klinke. Die Sperrklinken wirken dabei entgegengesetzt und
blockieren die Schalterwelle beziehungsweise den auf der Schalterwelle
sitzenden Mitnehmer noch vor Erreichen des Totpunktes der Ein-Schaltfeder
an der Welle. Gleichzeitig blockiert eine zweite, entgegengesetzt
wirkende Sperrklinke (Aus-Klinke)
den Mitnehmer.
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Beim
Lösen der
Ein-Klinke, mechanisch oder elektrisch, betätigt die Ein-Schaltfeder den Mitnehmer
(Einschaltvorgang) des Lasttrennschalters und spannt gleichzeitig
die Aus-Schaltfeder. Beim Lösen der
Aus-Klinke, mechanisch oder elektrisch, betätigt die Aus-Schaltfeder den
Mitnehmer (Ausschaltvorgang) des Lasttrennschalters.
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Mit
dem Spannen der Einschaltfeder ist das Schaltsystem für den Ein-
und gleichzeitig auch für den
unmittelbar darauffolgenden Aus-Schaltvorgang bereit, wie dies zum
Beispiel für
den Schlagauslöser einer
Sicherung von Bedeutung sein kann. Das Spannen der Ein-Schaltfeder
sowie das Lösen
von beiden Sperrklinken wird über
einen Handhebel beispielsweise betätigt, abhängig von der Drehrichtung des
Handhebels.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch angegeben,
dass der Mitnehmer lösbar
fest an der Schaltwelle angeordnet ist. So ist der Mitnehmer durch
diese lösbar
feste Anordnung auf der Schaltwelle so positionierbar, dass die notwendigen
Schalt- beziehungsweise Sperrvorgänge exakt ausgeübt werden
können.
Die Spannung der Einschaltfeder erfolgt über den als Lochscheibe ausgebildeten
Mitnehmer, an dem wenigstens ein Antriebshebel, wie zuvor bereits
beschrieben, angreift. Die Aus-Klinke ist dabei auf dem Antriebshebel
beweglich gelagert.
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An
dem Mitnehmer ist erfindungsgemäß je eine
Lagerung und je eine feste Achse für die Ein- und Aus-Klinke vorgesehen.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Lasttrennschalter eine Schaltstellung,
eine Trennstellung und/oder eine Erdungsstellung des wenigstens
einen Schaltkontaktes aufweist.
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Ein
Aspekt der Erfindung ist auch dadurch angegeben, dass jetzt eine
mechanische und/oder elektrische Verriegelung für den Lasttrennschalter vorgesehen
ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die elektrische Verriegelung
für den
Lasttrennschalter durch zwei Zugmagnete angegeben ist, die über einen
Schalthebel an dem Mitnehmer beziehungsweise an der Ein- beziehungsweise
Aus-Klinke angreifen.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn die mechanische und/oder elektrische
Verriegelung in einer externen Verriegelung des Lasttrennschalters
gekoppelt ist.
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Die
Erfindung zeichnet sich gemäß einer
Variante dadurch aus, dass eine Anzeige der Schaltstellung des Lasttrennschalters
vorgesehen ist, die den Zustand der Ein-Schaltfeder und die Lage der Schalterwelle
direkt und/oder indirekt anzeigt. Die Ein-Schaltfeder greift bevorzugt über einen
gebogenen Hebel an dem Mitnehmer an. Die Aus-Schaltfeder kann beabstandet
von der Ein-Schaltfeder an einem Gehäuse beziehungsweise an einem
Gestänge oder
einem Rahmen vorgesehen sein, ist über die Welle und/oder über den
Mitnehmer gekoppelt. Aus Sicherheitsgründen ist auch eine Antriebsblockiereinrichtung
für die
Bedienung des Antriebs vorgesehen, die automatisch verhindert, dass
eine Bedienung unbeabsichtigt vorgenommen werden kann. Dabei ist
diese Antriebsblockiereinrichtung beispielsweise durch einen federkraftgesteuerten
Bolzen angegeben, der in einer angehobenen Stellung die Bedienung
verhindert und in einer abgesenkten Stellung die Bedienung erlaubt.
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Erfindungsgemäß ist es
weiterhin vorgesehen, dass Verbindungsmittel an dem Lasttrennschalter
vorgesehen sind, um die Montage in einem Gestell, einem Gehäuse oder
einem Gebäude,
wie zum Beispiel einer Schaltstation oder dergleichen, zu ermöglichen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen
weiter beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Darstellung des Federkraftantriebs für den erfindungsgemäßen Lasttrennschalter,
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2 Details des Federkraftantriebs für den Lasttrennschalter
nach der Erfindung
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Die 1 zeigt
in einer dreidimensionalen Darstellung den Antrieb als Ausschnitt
des gesamten Lasttrennschalters. Mit dem Bezugszeichen 1 ist schematisch
angedeutet die Blockiereinrichtung, die erfindungsgemäß durch
zwei auf einen auf der Schalterwelle 2 angeordneten Mitnehmer 3 entgegengesetzt
wirkende Sperrklinken I, II angegeben ist. Der Mitnehmer 3 ist
dabei zweiteilig ausgebildet und insbesondere durch eine Lochscheibe
angegeben. An dem Mitnehmer 3 sind Blockierungsstellungen und/oder
Blockierungseinrichtungen vorgesehen, in die die Sperrklinken für I und II,
die hier nicht sichtbar zwischen dem Mitnehmer 3 und der
Feder 10 auf der Welle angeordnet sind, eingreifen. Die
Sperrklinken I und II sind jedoch in den folgenden
Figuren dargestellt. Sie wirken vorteilhafterweise entgegengesetzt, so
dass durch diese zusätzliche
Blockierungseinrichtung eine Blockierung möglich ist. Der Mitnehmer 3 ist
lösbar
fest an der Schaltwelle 2 angeordnet. Die Spannung der
Ein-Schaltfeder 10 erfolgt über den als Lochscheibe ausgebildeten
Mitnehmer 3, an dem wenigstens ein hier nicht dargestellter
Antriebshebel angreift. Der Lasttrennschalter wird dann in einer
gespannten Stellung blockiert und zwar durch das Eingreifen der
Sperrklinken. Im unteren Bereich der 1 sind zwei
Zugmagnete 12, 13 angeordnet, die über einen
Schalterhebel 15 ebenfalls an der Ein- beziehungsweise
Aus-Klinke angreifen können,
um diese über
einen Hebel 14 entweder zu blockieren oder zu entriegeln.
Durch Betätigen
der Magnete kann somit eine verriegelte und eine entriegelte Stellung
eingestellt werden. Die Aus-Schaltfeder 17 befindet sich an
einem Gestell 18 und ist beabstandet von der Ein-Schaltfeder
angeordnet. Sie ist allerdings auch (hier nicht dargestellt beziehungsweise
sichtbar) mit der Schaltwelle 2 gekoppelt. Beim Betätigen der Ein-Schaltfeder wird
die Aus-Schaltfeder automatisch gespannt, so dass ein weiterer Schaltvorgang mit
Hilfe der zweiten Feder ausführbar
ist.
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In
den 2a und 2b sind
Details des Federkraftantriebs nach 1 dargestellt.
Bestimmte in 1 beschriebene Merkmale sind
hier besser ersichtlich. Die Bezugszeichen werden analog verwendet.
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Der
erfindungsgemäße Lasttrennschalter
arbeitet prinzipiell wie folgt. Das Herstellen der Schaltbereitschaft
(Spannen der Einschaltfeder) erfolgt in beiden Varianten durch Anstecken
eines Schalthebels an das Bedienteil, welches in den Figuren nicht dargestellt
ist, Drehen des Schalthebels bis zum Anschlag und anschließendes Abziehen
des Schalthebels. Im Inneren des Federkraftspeichers wird die Drehbewegung
des Schalthebels über
eine Schubbewegung eines Rohres auf die Lochscheibe übertragen.
Dabei nimmt die im Uhrzeigersinn entgegengesetzt drehende Lochscheibe
den Antriebshebel mit und spannt damit die Zugfeder. In diesem Endlagenzustand
rastet die Klinke „aus" und die Klinke „ein" in den Mitnehmer.
Ebenso rastet die Bereitschaftsanzeige, wodurch der Schalter betriebsbereit
ist. Dies wird am Bedienteil angezeigt. Beim händischen Schalten ist die Handlungsabfolge
wie folgt:
- – Anstecken des Schalthebels
an das Bedienteil
- – Drehen
des Schalthebels, zum Beispiel nach rechts
- – Abziehen
des Schalthebels
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Intern
läuft dabei
folgender Bewegungsablauf ab: Die Bewegung des Schalthebels dreht
die Lochscheibe im Uhrzeigersinn. Der auf dem Bolzen steckende Zughebel
wird mitbewegt und löst
die Klinke „ein". Der Schalter schaltet
ein (im Uhrzeigersinn), dabei werden die Federn gespannt. Über einen
Hebel, zum Beispiel die Stange wie den Schwenkhebel, wird die Stellungsanzeige
bewegt und „ein" angezeigt. Dabei
wird die Bereitschaftsanzeige mit entrastet.
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Beim
Ausschalten erfolgt folgende Handlungsabfolge.
- – Anstecken
des Schalthebels an das Bedienteil
- – Drehen
des Schalthebels nach links
- – Abziehen
des Schalthebels
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Dabei
laufen intern folgende Funktionen ab: Durch die Drehbewegung des
Schalthebels wird die Lochscheibe entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Der
auf dem Bolzen mitgeführte
Zughebel wird Richtung Gehäuserückwand bewegt
und nimmt mit dem Schwenkblech die Klinke „aus" mit. Diese wird dadurch entklinkt.
Die Federn schalten den Schalter aus. Dabei wird die Stellungsanzeige
bewegt und „aus" angezeigt.
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Ein
Fernschatten durch elektromagnetische Schalterbetätigung erfolgt
beispielsweise beim Einschalten derart, dass durch Drücken des
Ein-Tasters der Magnet 13 den Auslöser 14 gegen die Klinke „ein" drückt. Dieser
dreht im Uhrzeigersinn entgegen und schlägt gegen die Klinke „ein". Die Klinke „ein" entklinkt und die
Zugfeder schaltet den Schalter über die
Zugfeder und über
den Antriebshebel sowie die Klinke „aus" den Mitnehmer ein.
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Die
Anzeige zeigt gleichzeitig „ein" an. Das Ausschalten
erfolgt durch Betätigen
des Magneten 12. Hier wird die Stange 15 nach
unten gezogen. Dabei wird die Klinke des Magneten im Uhrzeigersinn gedreht
und schlägt
gegen die Klinke aus. Sie entklinkt und die Federn drehen die Schaltwelle
in die Aus-Stellung. Die Anzeige zeigt dann ebenfalls „aus" an.
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Der
grundsätzliche
Aufbau von Lasttrennschalter, wie sie im Stand der Technik bekannt
sind, bleibt auch durch die erfindungsgemäße Lösung im wesentlichen enthalten.
Der Grundaufbau ist dabei gekennzeichnet durch einen Grundrahmen,
standardmäßige Stutzer,
Kontaktmesser und Anschlusskontakte, gegebenenfalls ein Kipprohr
und ein Speicherantrieb. Die Vorteile der bekannten Schalter bleiben
durch die erfindungsgemäße Lösung erhalten. Es
kommt jedoch ein weiterer Vorteil hinzu, nämlich der, dass man die gesamte
Angelegenheit wesentlich günstiger
gestalten kann und man insbesondere durch die erfindungsgemäße Anordnung auch
noch einen zusätzlichen
Schaltvorgang realisieren kann. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet
eine händische
wie auch eine motorische Schaltung. Zudem werden die Anzeigen „ein" und „aus" automatisch betätigt, so
dass die Bedienperson immer genaue Informationen über den
derzeitigen Zustand des Lasttrennschalters besitzt.
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Die
Figuren sind lediglich zum besseren Verständnis der bereits in der Beschreibung
vorgestellten Funktionsweise gedacht. Eine Wiederholung der bereits
beschriebenen Funktionen und Wirkungen wird deshalb hier nicht noch
einmal vorgenommen.
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Die
Erfindung wurde zuvor anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Die jetzt und mit der Anmeldung später eingereichten Ansprüche sind Versuche
zur Formulierung ohne Präjudiz
für die
Erzielung eines weitergehenden Schutzes.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.