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Die Erfindung betrifft eine Antriebskinematik für ein Schaltgerät mit einer mittels eines Antriebs betätigbaren Schalterwelle zum Einleiten einer Antriebsbewegung in einen Bewegkontakt des Schaltgerätes.
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Derartige Antriebskinematiken für Schaltgeräte, beispielsweise in Form von Mittelspannungslasttrennschaltern oder dergleichen, sind aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und weisen eine Schalterwelle auf, welche zum Einleiten einer Antriebsbewegung in einen Bewegkontakt des Schaltgerätes mechanisch mit diesem gekoppelt ist. Der Bewegkontakt bildet zusammen mit einem Festkontakt des Schaltgerätes ein Kontaktsystem zum Öffnen und Schließen bzw. zum Schalten und Unterbrechen eines über das Schaltgerät geführten Stromes. Die Schalterwelle ist dabei mittels eines Antriebes betätigbar, wobei der Antrieb einen Einschaltenergiespeicher, beispielsweise in Form eines Federspeichers oder dergleichen, aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebskinematik der eingangs genannten Art weiterzubilden, mit der eine reduzierte Antriebsenergie ermöglicht ist.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einer Antriebskinematik der eingangs genannten Art dadurch, dass die Schalterwelle mittels eines Exzenters mit einem weiteren Energiespeicher derart gekoppelt ist, dass der weitere Energiespeicher im eingeschalteten Zustand des Schaltgerätes energielos ist bzw. im ausgeschalteten Zustand des Schaltgerätes gespeicherte Energie aufweist.
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Mit anderen Worten ist ein weiterer Energiespeicher als zusätzlicher Energiespeicher beispielsweise zu einem Einschaltenergiespeicher des Antriebes oder zur aus einem Magnetantrieb zur Verfügung stehenden Energie vorgesehen, welcher über einen Exzenter mit der Schalterwelle derart gekoppelt ist, dass er im eingeschaltetem Zustand des Schaltgerätes energielos ist und im ausgeschalteten Zustand des Schaltgerätes gespeicherte Energie aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die im ausgeschalteten Zustand des Schaltgerätes gespeicherte Energie bei einem Einschaltvorgang über die Exzenterkopplung an die Schalterwelle abgegeben werden kann und so zur Unterstützung des Einschaltvorganges des Schaltgerätes zur Verfügung steht, indem der weitere Energiespeicher über die Kopplung mittels des Exzenters mit der Schalterwelle beim Ausschaltvorgang Energie aufnimmt und diese beim Einschaltvorgang wieder abgibt. Dadurch kann der Einschaltenergiespeicher bzw. der Antrieb selbst, welcher die Schalterwelle betätigt, eine geringere Antriebsenergie aufweisen, als zum Ausführen des Schaltvorganges des Schaltgerätes eigentlich nötig ist, weil die im weiteren Energiespeicher gespeicherte Energie zum Einschaltvorgang ebenfalls zur Verfügung steht. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Anordnung eines weiteren Energiespeichers an der Antriebskinematik liegt darin, dass, wenn z. B. mit einem einzigen Antrieb zwei verschiedene Unterbrechereinheiten eines Schaltgerätes, beispielsweise ein Löschkontaktsystem und ein Trennkontaktsystem eines Lasttrennschalters, betätigt werden sollen, gegebenenfalls die Anforderungen an Einschaltvorgang und Ausschaltvorgang unterschiedlich sind. Beispielsweise kann es nötig sein, unterschiedliche Geschwindigkeiten für den Einschaltvorgang bzw. den Ausschaltvorgang vorzusehen, um den zeitlichen Anforderungen der verschiedenen Schaltvorgänge gerecht zu werden. Dies ist durch die Anordnung des weiteren Energiespeichers ebenfalls in einfacher Weise möglich, weil die Energieaufnahme beim Ausschaltvorgang den Ausschaltvorgang verzögern kann, wohingegen die im weiteren Energiespeicher gespeicherte Energie beim Einschaltvorgang diesen beschleunigen kann, so dass unterschiedliche Geschwindigkeitsprofile oder unterschiedliche zeitliche Verläufe für Einschalt- bzw. Ausschaltvorgang eines derartigen Schaltgerätes einfach realisierbar sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Exzenter an seinem zur Kopplung mit dem weiteren Energiespeicher vorgesehenen Ende ein Langloch auf, in welchem ein Bolzen des weiteren Energiespeichers geführt ist. Eine derartige Kopplung von Exzenter und weiterem Energiespeicher über einen im Langloch des Exzenters geführten Bolzen des weiteren Energiespeichers gewährleistet ebenfalls unterschiedliche zeitliche Abläufe für ein Einschalt- bzw. Ausschaltvorgang des Schaltgerätes, weil bei einem Ausschaltvorgang bei energielosem weiteren Energiespeicher zunächst über die Drehung der Schalterwelle sich das Langloch des Exzenters entlang des Bolzens bewegt, ohne dass der weitere Energiespeicher belastet wird, also ohne dass ein Energiespeichervorgang sich auf die Ausschaltbewegung der Schalterwelle als Last auswirkt, wohingegen im umgekehrten Fall bei einem Einschaltvorgang der Bolzen des weiteren Energiespeichers am anderen Ende des Langloches anliegend unverzüglich mit Abgabe seiner Energie auf den Exzenter ohne weitere Verzögerung beginnt. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Kopplung von Exzenter und weiterem Energiespeicher liegt darin, dass, wie bereits oben dargestellt, beim Ausschaltvorgang der Beginn des Ausschaltvorganges unbelastet vom weiteren Energiespeicher stattfindet, so dass die gesamte Antriebsenergie zur Trennung des Kontaktsystems des Schaltgerätes zur Verfügung steht und erst bei getrennten Kontakten des Schaltgerätes die Aufnahme von Energie in den weiteren Energiespeicher geschieht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebskinematik in einer ersten Position des Schaltgerätes; und
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2: die erfindungsgemäße Antriebskinematik in einer zweiten Stellung des Schaltgerätes.
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1 zeigt eine teilweise schematische Ansicht einer Antriebskinematik 1, welche an einem Gehäuseelement 2 eines figürlich nicht weiter dargestellten Schaltgerätes, beispielsweise eines Mittelspannungslasttrennschalters angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Schalterwelle 3 durch das Gehäuseelement 2 hindurch, wobei hinter dem Gehäuseelement 2 und damit in der Figur nicht ersichtlich die Kontaktsysteme des Schaltgerätes angeordnet sind, welche über eine Drehbewegung der Schalterwelle 3 zwischen ihrem geöffneten, unterbrochenen Zustand und ihrem geschlossenen, Strom führenden Zustand bewegbar ausgebildet sind. Die Schalterwelle 3 ist dazu mit einem figürlich ebenfalls nicht dargestellten Antrieb gekoppelt, dessen Energie, die beispielsweise in einem Einschaltenergiespeicher gespeichert ist oder durch einen Magnetantrieb zur Drehbewegung der Schalterwelle 3 genutzt wird. Das figürlich nicht weiter ausgeführte Schaltgerät befindet sich in der in 1 dargestellten Position der Schalterwelle 3 in seinem eingeschalteten Zustand mit geschlossenen Kontaktsystemen. Die Schalterwelle 3 ist über einen Exzenter 4 mit einem weiteren Energiespeicher 5 gekoppelt, welcher im Ausführungsbeispiel als Druckfeder ausgeführt ist. Anstelle der Druckfeder sind auch Ausführungsbeispiele mit Zugfedern, Torsionsfedern oder entsprechenden anderen Energiespeicherarten denkbar. Die Druckfeder als weiterer Energiespeicher 5 ist an ihrem ersten Ende 6 an einem Befestigungsbolzen 7, welcher seinerseits am Gehäuseelement 2 befestigt ist, gehalten und weist an ihrem dem ersten Ende 6 gegenüberliegenden Ende einen Führungsbolzen 8 auf, welcher in einem Langloch 9 des Exzenters 4 zwischen einem ersten Langlochende 10 und einem zweiten Langlochende 11 als Anschlägen geführt ist. Die Druckfeder als weiterer Energiespeicher 5 ist in der 1 in ihrem entspannten energielosen Zustand bei gleichzeitig eingeschaltetem Schaltgerät und entsprechender Position der Schalterwelle 3 dargestellt, wobei sich der Exzenter 4 in einer Stellung anliegend an einem ersten Anschlag 12, welcher mit einem ersten Dämpfungselement 13 versehen ist, befindet. Der Führungsbolzen 8 liegt am zweiten Langlochende 11 unbelastet an. Ein zweiter Anschlag 14 mit einem zweiten Dämpfungselement 15 ist als Anschlagselement ebenfalls am Gehäuseelement 2 befestigt. Die Schalterwelle 3 ist im eingeschalteten Zustand des figürlich nicht weiter dargestellten Schaltgerätes in der der 1 entsprechenden Position verklinkt, so dass eine Drehung der Schalterwelle 3 verhindert ist.
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Soll ein Ausschaltvorgang des Schaltgerätes durchgeführt werden, so wird zunächst die figürlich nicht dargestellte Verklinkung der Schalterwelle 3 gelöst, und über den ebenfalls nicht dargestellten Antrieb eine Antriebsbewegung in die Schalterwelle 3 eingeleitet, welche zur Drehung der Schalterwelle 3 aus der in 1 dargestellten Position im Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn führt. Durch die Drehung der Schalterwelle 3 werden das oder die Kontaktsysteme des figürlich nicht weiter ausgeführten Schaltgerätes getrennt, während sich gleichzeitig der Exzenter 4 mit der Schalterwelle 3 ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn dreht, wobei sich das Langloch 9 entlang des Führungsbolzens 8 bewegt oder, mit anderen Worten, der Führungsbolzen 8 vom zweiten Langlochende 11 durch die Drehung des Exzenters 4 an das erste Langlochende 10 gelangt. Während dieses Anfangs des Schaltvorganges des Schaltgerätes steht somit die gesamte Antriebsenergie, welche in die Schalterwelle 3 eingeleitet ist, zur Trennung der Kontaktsysteme des Schaltgerätes zur Verfügung. In dem Moment, in dem sich der Exzenter 4 soweit gegen den Uhrzeigersinn gedreht hat, dass der Führungsbolzen 8 am ersten Langlochende 10 anliegt, wird über die in die Schalterwelle 3 eingeleitete Drehbewegung ein Teil der Energie in den weiteren Energiespeicher 5 in Form der Druckfeder aufgenommen, so dass während des Ausschaltvorganges ein Teil der Antriebsenergie des Antriebs des Schaltgerätes in diesen weiteren Energiespeicher 5 überführt wird, bis der Ausschaltvorgang des Schaltgerätes vollständig ausgeführt ist und die in 2 dargestellte Position erreicht ist, in welcher die Druckfeder als weiterer Energiespeicher 5 ihren gespannten Zustand erreicht hat und gespeicherte Energie aufweist, wobei der Exzenter 4 am zweiten Dämpfungselement 15 des zweiten Anschlags 14 anliegt und die Schalterwelle 3 in der ausgeschalteten Stellung ebenfalls verklinkt wird. Der Führungsbolzen 8 liegt in dieser ausgeschalteten Position des Schaltgerätes am ersten Langlochende 10 des Langlochs 9 des Exzenters 4 unter Druckbelastung durch die Druckfeder an.
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Soll nun ein Einschaltvorgang ausgeführt werden, so wird zunächst wiederum die Verklinkung der Schalterwelle 3 aufgehoben, der figürlich nicht dargestellte Antrieb leitet wiederum Energie in die Schalterwelle 3 für eine Drehung im Uhrzeigersinn zum Schließen der Kontaktsysteme des Schaltgerätes ein. Dieser Schaltvorgang bzw. die Drehung der Schalterwelle 3 im Uhrzeigersinn wird über die im weiteren Energiespeicher 5 gespeicherte Energie unterstützt, weil über den am ersten Langlochende 10 anliegenden Führungsbolzen 8 die Energie der Druckfeder auf den Exzenter 4 übertragen wird, welcher wiederum die Drehung der Schalterwelle 3 im Uhrzeigersinn zum Schließen der Kontaktsysteme des Schaltgerätes unterstützt.
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Mit einem derartigen weiteren Energiespeicher 5, der über den Exzenter 4 mit der Schalterwelle 3 gekoppelt ist, ist somit einerseits eine Unterstützung des Einschaltvorganges des Schaltgerätes ermöglicht und somit eine geringere Antriebsenergie des Antriebs des Schaltgerätes ermöglicht, weil die zusätzliche Energie des weiteren Energiespeichers 5 den Einschaltvorgang unterstützt. Weiterhin sind verschiedene Geschwindigkeitsprofile für Einschalt- bzw. Ausschaltvorgang oder, mit anderen Worten, andere zeitliche Abläufe für den Einschalt- bzw. den Ausschaltvorgang des Schaltgerätes ermöglicht, weil, wie mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, beim Ausschaltvorgang zunächst eine unbelastete Drehung der Schalterwelle 3 durch Führung des Führungsbolzens 8 im Langloch 9 stattfindet, so lange, bis die Kontaktsysteme des Schaltgerätes getrennt sind, und erst dann eine Abbremsung des Einschaltvorganges durch Aufnahme von Energie aus dem Antrieb in den zusätzlichen weiteren Energiespeicher 5 beginnt, wohingegen beim Einschaltvorgang des Schaltgerätes die Energieabgabe des weiteren Energiespeichers 5 durch Anliegen des Führungsbolzens 8 am ersten Langlochende 10 unmittelbar und unverzüglich zur Unterstützung der Drehbewegung der Schalterwelle 3 zur Verfügung steht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebskinematik
- 2
- Gehäuseelement
- 3
- Schalterwelle
- 4
- Exzenter
- 5
- weiterer Energiespeicher
- 6
- erstes Ende
- 7
- Befestigungsbolzen
- 8
- Führungsbolzen
- 9
- Langloch
- 10
- erstes Langlochende
- 11
- zweites Langlochende
- 12
- erster Anschlag
- 13
- erstes Dämpfungselement
- 14
- zweiter Anschlag
- 15
- zweites Dämpfungselement
