DE102018216210A1

DE102018216210A1 - Schnell auslösende Verklinkung, Auslösemechanismus und Schnellerder, Schnellschalter oder Kurzschließer

Info

Publication number: DE102018216210A1
Application number: DE102018216210.7A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Einschenk; Peter Stracke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-09-24
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2020-03-26
Also published as: EP3830857B1; US11527377B2; US20220005660A1; EP3830857A1; WO2020064273A1; CN112753088A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine schnell auslösende und besonders zuverlässige Verklinkung und einen Auslösemechanismus und einen Schnellerder oder Kurzschließer, insbesondere für Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannungsanwendungen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schnell auslösende und besonders zuverlässige Verklinkung und einen Auslösemechanismus und einen Schnellerder oder einen Schnellschalter, insbesondere Ein- oder Aus-Schalter und Leistungsschalter, oder Kurzschließer, insbesondere für Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannungsanwendungen.
Die Schaltzeiten, also die Geschwindigkeit die ein Schalter, insbesondere Schnellerder oder Kurzschließer benötigt um nach einem Schaltsignal eine Schalthandlung vorzunehmen hängen auch stark mit dem Auslösemechanismus zusammen. Im Stand der Technik sind schnelle Auslösemechanismen bekannt, die wie die EP2624272A1 auf chemischen Treibladungen basieren. Diese haben den Nachteil, dass eine erneute Nutzung des Schalters nicht ohne größeren Aufwand möglich ist. Auch sind Verklinkungen mittels Kugelsperren, Halbwellen und Sperrkäfigen bekannt, die aber insbesondere in Bezug auf die Zuverlässigkeit nachteilig sind.
Aufgabe der Erfindung ist es nun eine Verklinkung, Auslösemechanismus und Schnellerder oder Kurzschließer bereitzustellen, der schnell, zuverlässig auslöst und der mit einfachen Mitteln ertüchtigt werden kann, nach einer vorausgegangenen Schalthandlung wieder in eine Bereitschaft zu einer erneuten Schalthandlung gebracht zu werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Anspruch 1 und die von diesem abhängigen Ansprüche.
Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Verklinkung für Niederspannungsanwendungen, Mittelspannungsanwendungen und/oder Hochspannungsanwendungen, mit mindestens folgenden Bestandteilen:

• einer Antriebstange zum Antreiben einer Bewegung,
• einem Verbindungselement, wobei das Verbindungselement als separates Bauteil oder auch in die Antriebsstange integriert ausgeführt ist,
• einem Hebelarmpaar,
• einem Übertragungselementepaar,
• einem Sperrelement und
• einem Sperrelementgegenstück, wobei

Die erste Kraft wird bevorzugter Weise durch eine Feder oder ein Federpaket, insbesondere durch Tellerfedern oder ein Tellerfedernpaket, erzeugt.
Bevorzugt wird, dass die Verklinkung zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition beweglich ist, und

- die Antriebstange mit dem Verbindungselement verbunden ist,
- das Verbindungselement eine erste Drehachse und eine zweite Drehachse aufweist, und wobei an der ersten Drehachse ein erster Hebelarm und an der zweiten Drehachse ein zweiter Hebelarm jeweils drehbar gelagert befestigt ist,
- der erste Hebelarm über eine erste Hebelarmachse und der zweite Hebelarm über eine zweite Hebelarmachse verfügt,
- das erste Übertragungselement über die erste Hebelarmachse beweglich mit dem ersten Hebelarm verbunden ist und das zweite Übertragungselement über die zweite Hebelarmachse beweglich mit dem zweiten Hebelarm verbunden ist,
- das erste Übertragungselement über eine erste Befestigungsachse drehbar an einem ersten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist und das zweite Übertragungselement über eine zweite Befestigungsachse drehbar an einem zweiten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist,
- das erste Übertragungselement oder zweite Übertragungselement ist über eine Sperrelementachse mit einem drehbargelagerten Sperrelement verbunden, wobei das Sperrelement an einem Sperrelementgegenstück lagerbar oder mit dem Sperrelementgegenstück verbunden ist, wobei das Sperrelementgegenstück fest oder drehbar mit dem zweiten Übertragungselement oder dem ersten Übertragungselement verbunden ist,
- bei einem Übergang von der ersten Endposition in die zweite Endposition die Antriebsstange sich von der ersten Befestigungsachse am ersten Übertragungselement und von der zweiten Befestigungsachse am zweiten Übertragungselement wegbewegt und sich die Sperrelementachse und das Sperrelementgegenstück sich aufeinander zubewegen, und
- bei einem Übergang von der zweiten Endposition in die erste Endposition sich die Antriebsstange auf die erste Befestigungsachse am ersten Übertragungselement und auf die zweite Befestigungsachse am zweiten Übertragungselement zubewegt und sich die Sperrelementachse und das Sperrelementgegenstück sich voneinander wegbewegen,
- in der ersten Endposition das Sperrelement derart zwischen dem ersten Übertragungselement und dem zweiten Übertragungselement angeordnet ist, dass eine Bewegung des Übertragungselementepaares unterbunden wird. Dabei kann die Antriebstange mit dem Verbindungselement löslich oder unlöslich verbunden sein.

Weiter wird bevorzugt, dass ein oder mehr Bauteile von:

• einem Verbindungselement, wobei das Verbindungselement als separates Bauteil oder auch in die Antriebsstange integriert ausgeführt ist,
• einem Hebelarmpaar,
• einem Übertragungselementepaar,

Insbesondere wird bevorzugt, dass die doppelt ausgeführten Bauteile symmetrisch um ein Ende der Antriebsstange angeordnet sind. Das bewirkt eine zusätzliche Stabilisierung der Verklinkung.
Bevorzugt wird auch, dass das Sperrelement und das Sperrelementgegenstück beweglich, insbesondere drehbar, miteinander an einer Verbindungsstelle verbunden sind, wobei das Sperrelementgegenstück drehbar mit dem zweiten Übertragungselement oder dem ersten Übertragungselement verbunden ist, so dass das Sperrelement und das Sperrelementgegenstück sich in der ersten Endposition in einer gestreckten Lage befinden, in der eine Bewegung der Verklinkung in die zweite Endposition verhindert wird und so dass das Sperrelement und das Sperrelementgegenstück sich in der zweiten Endposition in einer geknickten Lage befinden, so dass die Verbindungsstelle im Vergleich zu der ersten Endposition (in Richtung der Antriebsstange bewegt hat.
Besonders bevorzugt wird, die zweite Kraft an der Verbindungsstelle ansetzt, an der das Sperrelement und das Sperrelementgegenstück beweglich miteinander verbunden sind.
Auch wird bevorzugt, dass das Sperrelement und das Sperrelementgegenstück beweglich durch eine Drehachse an der Verbindungsstelle verbunden sind, das Sperrelementgegenstück mit einer Achse oder einem Lager drehbar mit dem zweiten Übertragungselement oder dem ersten Übertragungselement verbunden ist, wobei die Verbindungsstelle in etwa mittig zwischen dem Lager und der Sperrelementachse angeordnet ist.
Weiter wird besonders bevorzugt wird, die zweite Kraft an der Verbindungsstelle ansetzt, an der das Sperrelement und das Sperrelementgegenstück beweglich miteinander verbunden sind.
Bevorzugt wird auch, dass das Sperrelement in der ersten Endposition an dem Sperrelementgegenstück derart gelagert ist, dass das Sperrelement eine Bewegung der Verklinkung aus der ersten Endposition verhindert. Gelagert ist hier insbesondere so zu verstehen, dass die verringerte erste Kraft das Sperrelement gegen das Sperrelementgegenstück drückt, also sich das Sperrelement gegen das Sperrelementgegenstück abstützt, und so eine Bewegung der Antriebsstange verhindert wird.
Besonders bevorzugt wird, dass das Sperrelementgegenstück als Rolle ausgebildet ist. Das bewirkt, dass das Sperrelement einerseits stabil an dem Sperrelementgegenstück abgestützt ist, andererseits verlustarm über das Sperrelementgegenstück abrollt.
Insbesondere wird bevorzugt, dass ein sich an dem Sperrelementgegenstück abstützendendes Ende des Sperrelementes eine ebene, also gerade, oder runde Form mit einem ersten Radius aufweist und das Sperrelement dadurch stabil, insbesondere stabiler, an dem Sperrelementgegenstück abgestützt ist, dass bei der runden Form der Mittelpunkt des ersten Radius nicht durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse geht, also der Mittelpunkt des ersten Radius nicht auf einer Geraden liegt, die durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse und den Mittelpunkt des Lagers des Sperrelementgegenstücks geht, sondern zu dieser Geraden in der ersten Endposition in Richtung der der Antriebsstange abgewandten Seite versetzt ist, also ein Versatz vorhanden ist, insbesondere um 0,3 bis 1,2 mm oder 0,4 bis 1,0 mm. Der erste Radius ist dabei bevorzugt größer als ein zweiter Radius des Sperrelementgegenstücks, insbesondere in Form des Sperrelementgegenstücks als einer Rolle.
Besonders bevorzugt wird auch, dass das Lager ein Nadellager ist. Ein solches Nadellager hat einen besonders niedrigen Abrollwiederstand und weist dabei trotzdem eine bevorzugte Langzeitstabilität auf.
Bevorzugt wird auch, dass ein Sperrelementrücksteller an dem Sperrelement derart vorgesehen ist, dass wenn die Verklinkung aus der zweiten Endposition in die erste Endposition überführt wird, der Sperrelementrücksteller bewirkt, dass das Sperrelement zwischen das erste Übertragungselement und das zweite Übertragungselement zurückgestellt wird, so dass eine Bewegung des Übertragungselementepaares unterbunden wird und das Sperrelement am Sperrelementgegenstück anliegt.
Weiter wird bevorzugt, dass das Sperrelement in einem Bereich auf der, in der ersten Endposition, der Antriebsstange abgewandten Seite eine Einkerbung besitzt, die einem Teil der Außenkontur des Sperrelementgegenstückes entspricht, beziehungsweise diesen nachbildet.
Bevorzugt wird auch, dass

- das erste Übertragungselement und das zweite Übertragungselement an der gleichen Seite oder an sich gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements beweglich gelagert angeordnet sind, oder
- das Verbindungselement aus zwei Verbindungselementteilen gebildet wird, und dass das erste Übertragungselement und das zweite Übertragungselement zwischen den zwei Verbindungselementteilen beweglich gelagert angeordnet sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Auslösemechanismus für einen schnellen Schalter mit einer Verklinkung nach einem oder mehr der vorstehenden Ausführungen, wobei das Sperrelement von einem Magnetstößel eines Magnetantriebs oder einer anderen Auslöseeinheit aus der die Bewegung des Übertragungselementepaares unterbinden ersten Endposition bewegbar ist.
Bevorzugt wird auch, dass das Sperrelement in der ersten Endposition auf oder an einem Sperrelementanschlag anliegt. Der Sperrelementanschlag ist insbesondere derart angeordnet, dass er eine Bewegung des Sperrelementes in Richtung des Magnetstößel oder der anderen Auslöseeinheit über die die Bewegung des Übertragungselementepaares unterbindende ersten Endposition hinaus unterbindet und so eine definierte Ausgangsposition des Sperrelementes in der die Bewegung des Übertragungselementepaares unterbinden ersten Endposition bildet.
Besonders bevorzugt wird, dass der Sperrelementanschlag auf dem Magnetantrieb oder an einem oder mehr Gehäuseteil angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung des Sperrelementanschlags an einem oder mehr Gehäuseteilen, da so für die Verklinkung ein besserer definierter Zustand in der ersten Endposition geschaffen wird, was auch die Montage der Verklingung zu einem Auslösemechanismus vereinfacht.
Auch wird bevorzugt, dass das erste Übertragungselement über eine erste Befestigungsachse drehbar an einem ersten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist und das zweite Übertragungselement über eine zweite Befestigungsachse drehbar an einem zweiten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist, und das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil unbeweglich in einem Gehäuse des Auslösemechanismus befestigt sind oder das Gehäuse bilden.
Weiter bevorzugt ist das Gehäuse einteilig oder mehrteilig ausgebildet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Schnellerder oder Kurzschließer mit einem Auslösemechanismus gemäß einer oder mehrerer der vorstehenden Ausführungen, wobei der der Auslösemechanismus und zusammen mit dem Schalter in eine, Gehäuse angeordnet ist und der Auslösemechanismus sich nach dem Schalten von der ersten Endposition in die zweite Endposition reversibel in die erste Endposition zurückversetzten lässt. Ein solcher Schnellerder oder ein solcher Kurzschließer haben den Vorteil, dass Sie besonders zuverlässig, langlebig und schnell schaltend sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.

1: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auslösemechanismus mit einer Verklinkung in einer ersten Endposition;
2: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auslösemechanismus mit einer Verklinkung in einer zweiten Endposition;
3: Schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus mit einer Verklinkung in einer ersten Endposition;
4: Schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus mit einer Verklinkung in einer zweiten Endposition;
5: Schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus mit einer Verklinkung in einer ersten Endposition und doppelt ausgeführten Bauteilen.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auslösemechanismus 1 mit einer Verklinkung 10 in einer ersten Endposition 12. Die Verklinkung 10 verfügt hier über eine Antriebsstange 100, die mit einer nicht gezeigten Schalteinheit - zum Beispiel einer Vakuumschaltröhre, einem gasisolierten Schalter oder einem flüssigskeitsisolierten Schalter, zum Beispiel einem ölisolierten Schalter - verbunden ist.
Auf die Antriebsstange wirkt in der ersten Endposition 12 eine erste Kraft 1000, die hier in die Richtung weg von der Verklinkung 10 wirkt.
Die Antriebsstange 100 ist hier weiter mit einem Verbindungselement 110 verbunden, hier starr verbunden. Das Verbindungselement 110 verfügt über eine erste Drehachse 111 und eine zweite Drehachse 112. Über die erste Drehachse 111 ist ein erster Hebelarm 120 und über die zweite Drehachse 112 ist ein zweiter Hebelarm 125 mit dem Verbindungselement 110 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden. Der erste Hebelarm 120 weist eine erste Hebelarmdrehachse 121 und der zweite Hebelarm 125 weist eine zweite Hebelarmdrehachse 126 auf.
Über die erste Hebelarmdrehachse 121 ist ein erstes Übertragungselement 130 mit dem ersten Hebelarm 120 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden und über die zweite Hebelarmdrehachse 126 ist ein zweites Übertragungselement 135 mit dem zweiten Hebelarm 125 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden.
Das erste Übertragungselement 130 ist über eine erste Befestigungsachse 131 an einem nicht gezeigten Gehäuse drehbar befestigbar und das zweite Übertragungselement 135 ist über eine zweite Befestigungsachse 136 an einem nicht gezeigten Gehäuse drehbar befestigbar. Die Bewegung des ersten Übertragungselementes 130 und des zweiten Übertragungselementes 135 erfolgt also bei der verbauten Verklinkung 10 um die erste Befestigungsachse 131 am ersten Übertragungselement 130 und um die zweite Befestigungsachse 136 am zweiten Übertragungselement 135.
Weiter ist das erste Übertragungselement 130 über eine Sperrelementdrehachse beweglich mit einem Sperrelement 150 verbunden. Das zweite Übertragungselement 135 über ein Lager 141 beweglich mit einem Sperrelementgegenstück 140 verbunden.
In der gezeigten ersten Endposition 12 liegt das Sperrelement 150 derart am Sperrelementgegenstück 140 an, dass es eine Bewegung des ersten Übertragungselementes 130 um die erste Befestigungsachse 131 und des zweiten Übertragungselementes 135 um die zweite Befestigungsachse 136 verhindert wird, jedenfalls eine Bewegung, die durch die Wirkungsrichtung der ersten Kraft 1000 bewirkbar ist. Das Sperrelementgegenstück 140 wird hier durch eine Rolle gebildet. Bei einem Übergang von der zweiten Endposition 14 in die erste Endposition 12 bewirkt der Sperrelementrücksteller 200, hier durch eine Feder realisiert, die hier zumindest einmal um die Sperrelementdrehachse 151 gewickelt ist, bewirkt, dass das Sperrelement 150, wieder in die sperrende Position zwischen das erste Übertragungselement 130 und das zweite Übertragungselement 135 zurückgedrückt wird.
Das Sperrelement 150 weist an einem sich an dem Sperrelementgegenstück 140 abstützendendes Ende des Sperrelementes 150 eine ebene, also gerade, oder runde Form, im Folgenden auch Kontur 153, mit einem ersten Radius auf und das Sperrelement 150 wird dadurch stabil, insbesondere stabiler, an dem Sperrelementgegenstück 140 abgestützt, dass bei der Kontur 153 an einem Ende des Sperrelementes 150 der Mittelpunkt des ersten Radius nicht durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse 151 geht, also der Mittelpunkt des ersten Radius nicht auf einer Geraden 154 liegt, die durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse 151 und den Mittelpunkt des Lagers 141 des Sperrelementgegenstücks 140 geht, sondern zu dieser Geraden 154 in der ersten Endposition 12 in Richtung der der Antriebsstange abgewandten Seite versetzt ist, also ein Versatz 155 vorhanden ist, insbesondere um 0,3 bis 1,2 mm oder 0,4 bis 1,0 mm. Der erste Radius ist dabei bevorzugt größer als ein zweiter Radius des Sperrelementgegenstücks 141, insbesondere in Form des Sperrelementgegenstücks 141 als einer Rolle. Dadurch wird das Sperrelement 150 immer in eine sichere, verklinkte Stellung in der ersten Endposition 12 gebracht und gleichzeitig wird eine relativ leichte Auslösung, also Auslenkung des Sperrelementes 150 aus der ersten Endposition ermöglicht.
Weiter hat das Sperrelement 150 in der gezeigten optionalen Ausführung im Bereich auf der, in der ersten Endposition 12, der Antriebsstange 100 abgewandten Seite, eine Einkerbung 152 besitzt, die einem Teil der Außenkontur des Sperrelementgegenstückes 140 entspricht, nachbildet. Die Einkerbung 152 entspricht also einem Inversen eines Teiles der Außenkontur des Sperrelementgegenstückes 140.
Auf der der Antriebsstange in der ersten Endposition 12 entgegengesetzten Seite des Sperrelementes 150 ist ein Magnetantrieb 350 derart angeordnet, dass der Magnetstößel 300 im Falle einer Auslösung des Auslösemechanismus 1 das Sperrelement 150 mit einer zweiten Kraft 2000 aus der sperrenden Lage des ersten Endposition 12 herausbewegbar ist und so die erste Kraft 1000, die auf die Antriebsstange 100 wirkt, durch die die Antriebsstange 100 in Richtung der ersten Kraft 1000 bewegbar ist und die Verklinkung 10 in die zweite Endposition 14 überführt.
Weiter zeigt die 1 noch für eine erste Einbaulage die Richtung der Erdanziehungskraft 500 und eine alternative Einbaulage die Richtung der Erdanziehungskraft 501. Die Richtung der Erdanziehungskraft 500 dient hier im Zweifel für die Definition von Begriffen wie oben, über, unten und/oder unter. Die Einbaulagen sind hier exemplarisch genannt, es sin aber auch alle anderen Einbaulagen im Raum möglich.
Außerdem zeigt die 1 noch einen optionalen Sperrelementanschlag 400, der hier derart auf dem Magnetantrieb 350 angeordnet ist, dass der Sperrelementanschlag 400 eine Bewegung des Sperrelementes 150 über die erste Endposition 12 hinaus in Richtung des Magnetantriebs 350 verhindert und zusätzlich die sperrende Position des Sperrelementes 150 in der ersten Endposition 12 stabilisiert. Alternativ kann dder Sperrelementanschlag 400 auch mit der gleichen Wirkung an einem hier nicht gezeigten Gehäuse oder Gehäuseteil 410 angeordnet sein.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auslösemechanismus mit einer Verklinkung 10 in einer zweiten Endposition 14, wobei hier zusätzlich zur 1 Gehäuseteile 410 dargestellt sind, an denen das erstes Übertragungselement 130 mit einer ersten Befestigungsachse 131 beweglich, insbesondere drehbar, angeordnet ist und das zweite Übertragungselement 135 mit einer zweiten Befestigungsachse 136 beweglich, insbesondere drehbar angeordnet ist. Die Gehäuseteile bilden ein, oder zusammen mit anderen nicht gezeigten Gehäuseteilen, Gehäuse, in dem die Verklinkung beweglich angeordnet ist.
In der zweiten Endposition 14 wirkt eine erste Kraft 1000` auf die auf die Antriebsstange 100 wirkt. Die in der 1 gezeigte erste Kraft 1000 hat die Antriebsstange 100 und die Verklinkung 10 insgesamt nach dem Entfernen des Sperrelementes 150 aus der ersten Endposition 12 in die zweite Endposition bewegt, überführt. Da dadurch ein Teil oder die gesamte dafür vorgehaltene Energie benutzt worden ist, wirkt in der zweiten Endposition 14 eine entsprechend geringere erste Kraft 1000`.
Im Unterschied zur 1 ist der Sperrelementanschlag 400 hier alternativ an einem Gehäuseteil 410 angeordnet. Das hat den Vorteil, dass der Anschlag für das Sperrelement 150 durch den Sperrelementanschlag 400 am Gehäuseteil 410 definiert wird und so unabhängig ist von dem Einbau, insbesondere korrekten Einbau, des Magnetstößels 300 und des Magnetantriebs 350, beide hier nicht gezeigt.
Analog zur 1 zeigt die 2 eine Verklinkung 10 in einer zweiten Endposition 14. Die Verklinkung 10 verfügt hier über eine Antriebsstange 100, die mit einer nicht gezeigten Schalteinheit - zum Beispiel einer Vakuumschaltröhre, einem gasisolierten Schalter oder einem flüssigskeitsisolierten Schalter, zum Beispiel einem ölisolierten Schalter - verbunden ist.
Die Antriebsstange 100 ist hier weiter mit einem Verbindungselement 110 verbunden, hier starr verbunden. Das Verbindungselement 110 verfügt über eine erste Drehachse 111 und eine zweite Drehachse 112. Über die erste Drehachse 111 ist ein erster Hebelarm 120 und über die zweite Drehachse 112 ist ein zweiter Hebelarm 125 mit dem Verbindungselement 110 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden. Der erste Hebelarm 120 weist eine erste Hebelarmdrehachse 121 und der zweite Hebelarm 125 weist eine zweite Hebelarmdrehachse 126 auf.
Über die erste Hebelarmdrehachse 121 ist ein erstes Übertragungselement 130 mit dem ersten Hebelarm 120 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden und über die zweite Hebelarmdrehachse 126 ist ein zweites Übertragungselement 135 mit dem zweiten Hebelarm 125 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden.
Das erste Übertragungselement 130 ist über eine erste Befestigungsachse 131 an dem Gehäuseteil 410 drehbar befestigt und das zweite Übertragungselement 135 ist über eine zweite Befestigungsachse 136 an dem Gehäuseteil 410 drehbar befestig. Die Bewegung des ersten Übertragungselementes 130 und des zweiten Übertragungselementes 135 erfolgt also bei der verbauten Verklinkung 10 um die erste Befestigungsachse 131 am ersten Übertragungselement 130 und um die zweite Befestigungsachse 136 am zweiten Übertragungselement 135.
Weiter ist das erste Übertragungselement 130 über eine Sperrelementdrehachse beweglich mit einem Sperrelement 150 verbunden. Das zweite Übertragungselement 135 über ein Lager 141 beweglich mit einem Sperrelementgegenstück 140 verbunden.
In der gezeigten zweiten Endposition 14 liegt das Sperrelement 150 nicht am Sperrelementgegenstück 140 an, sondern ist über das Sperrelementgegenstück 140 abgerollt, das Sperrelementgegenstück 140 ist hier als Rolle ausgestaltet.
In der zweiten Endposition 14 wirkt der Sperrelementrücksteller 200 derart auf das Sperrelement 150, hier durch eine Feder realisiert, die hier zumindest einmal um die Sperrelementdrehachse 151 gewickelt ist, dass das Sperrelement 150, wieder in die sperrende Position zwischen das erste Übertragungselement 130 und das zweite Übertragungselement 135 zurückgedrückt wird, wenn die Verklinkung wieder in die erste Endposition 12 der 1 überführt wird. Bevorzugt wird dabei ein hier nicht gezeigter Energiespeicher, insbesondere ein Federpaket oder ein Tellerfederpaket 105, gespannt.
Das Sperrelement 150 weist optional an einem sich an dem Sperrelementgegenstück 140 abstützendendes Ende des Sperrelementes 150 eine ebene, also gerade, oder runde Form, im Folgenden auch Kontur 153, mit einem ersten Radius auf und das Sperrelement 150 wird dadurch stabil, insbesondere stabiler, an dem Sperrelementgegenstück 140 abgestützt, dass bei der Kontur 153 an einem Ende des Sperrelementes 150 der Mittelpunkt des ersten Radius nicht durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse 151 geht, also der Mittelpunkt des ersten Radius nicht auf einer Geraden 154 liegt, die durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse 151 und den Mittelpunkt des Lagers 141 des Sperrelementgegenstücks 140 geht, sondern zu dieser Geraden 154 in der ersten Endposition 12 in Richtung der der Antriebsstange abgewandten Seite versetzt ist, also ein Versatz 155 vorhanden ist, insbesondere um 0,3 bis 1,2 mm oder 0,4 bis 1,0 mm. Der erste Radius ist dabei bevorzugt größer als ein zweiter Radius des Sperrelementgegenstücks 141, insbesondere in Form des Sperrelementgegenstücks 141 als einer Rolle. Dadurch wird das Sperrelement 150 immer in eine sichere, verklinkte Stellung in der ersten Endposition 12 gebracht und gleichzeitig wird eine relativ leichte Auslösung, also Auslenkung des Sperrelementes 150 aus der ersten Endposition ermöglicht.
Weiter hat das Sperrelement 150 in der gezeigten optionalen Ausführung im Bereich auf der, in der ersten Endposition 12, der Antriebsstange 100 abgewandten Seite, eine Einkerbung 152 besitzt, die einem Teil der Außenkontur des Sperrelementgegenstückes 140 entspricht, nachbildet. Die Einkerbung 152 entspricht also einem Inversen eines Teiles der Außenkontur des Sperrelementgegenstückes 140. In der gezeigten zweiten Endposition 14 liegt das Sperrelementgegenstückes 140 teilweise oder vollständig an der Einkerbung 152 an und ermöglicht so einen platzoptimierten Aufbau und einer stabilere zweite Endposition 14.
Sowohl in der 1, als auch in der 2 sind zur besseren Darstellbarkeit das erste Übertragungselement 130 und das zweite Übertragungselement 135 auf unterschiedlichen Seiten des Verbindungselementes 110 angeordnet. Das ist eine mögliche Anordnung, bevorzugt wird aber auch eine Anordnung auf einer Seite des Verbindungselementes 110 oder eine doppelte Ausführung des ersten Übertragungselements 130 und des zweiten Übertragungselements 135 in der Art wie in 5 beschrieben.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus 1 mit einer Verklinkung 10 in einer ersten Endposition 12.
Im Unterschied zu den 1 und 2 ist hier das Sperrelement 150 mit dem Sperrelementgegenstück 140 an einer Verbindungsstelle 142 beweglich, insbesondere um die Verbindungsstelle 142 drehbar, verbunden.
Bei dem beispielhaften Aufbau der 3 ist eine Antriebsstange 100 wieder mit einem Verbindungselement 110 fest, insbesondere starr, verbunden.
Das Verbindungselement 110 verfügt über eine erste Drehachse 111 und eine zweite Drehachse 112. Über die erste Drehachse 111 ist ein erster Hebelarm 120 und über die zweite Drehachse 112 ist ein zweiter Hebelarm 125 mit dem Verbindungselement 110 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden. Der erste Hebelarm 120 weist eine erste Hebelarmdrehachse 121 und der zweite Hebelarm 125 weist eine zweite Hebelarmdrehachse 126 auf.
Über die erste Hebelarmdrehachse 121 ist ein erstes Übertragungselement 130 mit dem ersten Hebelarm 120 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden und über die zweite Hebelarmdrehachse 126 ist ein zweites Übertragungselement 135 mit dem zweiten Hebelarm 125 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden.
Das erste Übertragungselement 130 ist über eine erste Befestigungsachse 131 an einem nicht gezeigten Gehäuse drehbar befestigbar und das zweite Übertragungselement 135 ist über eine zweite Befestigungsachse 136 an einem nicht gezeigten Gehäuse drehbar befestigbar. Die Bewegung des ersten Übertragungselementes 130 und des zweiten Übertragungselementes 135 erfolgt also bei der verbauten Verklinkung 10 um die erste Befestigungsachse 131 am ersten Übertragungselement 130 und um die zweite Befestigungsachse 136 am zweiten Übertragungselement 135.
Am zweiten Übertragungselement 135 ist an der Sperrelementdrehachse 151 das Sperrelement 150 beweglich, insbesondere drehbar, angeordnet. Das Sperrelement 150 ist wiederum beweglich, insbesondere drehbar, an der Verbindungsstelle 142, mit dem Sperrelementgegenstück 140 verbunden, wobei das Sperrelementgegenstück 140 hier eine langestreckte Form aufweist. Das Sperrelementgegenstück 140 ist seinerseits über das Lager 141 beweglich, insbesondere drehbar mit dem ersten Übertragungselement 130 verbunden. In der hier gezeigten ersten Endposition 12 liegt die Verbindungsstelle 142 und/oder das Sperrelement 150 und/oder des Sperrelementgegenstück 140 auf dem Magnetstößel 300 des Magnetantriebes auf.
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus 1 mit der Verklinkung 10 der 3 in der zweiten Endposition 14.
Bei dem beispielhaften Aufbau der 4 ist eine Antriebsstange 100 wieder mit einem Verbindungselement 110 fest, insbesondere starr, verbunden.
Das Verbindungselement 110 verfügt über eine erste Drehachse 111 und eine zweite Drehachse 112. Über die erste Drehachse 111 ist ein erster Hebelarm 120 und über die zweite Drehachse 112 ist ein zweiter Hebelarm 125 mit dem Verbindungselement 110 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden. Der erste Hebelarm 120 weist eine erste Hebelarmdrehachse 121 und der zweite Hebelarm 125 weist eine zweite Hebelarmdrehachse 126 auf.
Über die erste Hebelarmdrehachse 121 ist ein erstes Übertragungselement 130 mit dem ersten Hebelarm 120 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden und über die zweite Hebelarmdrehachse 126 ist ein zweites Übertragungselement 135 mit dem zweiten Hebelarm 125 beweglich, insbesondere drehbar, verbunden.
Das erste Übertragungselement 130 ist über eine erste Befestigungsachse 131 an einem nicht gezeigten Gehäuse drehbar befestigbar und das zweite Übertragungselement 135 ist über eine zweite Befestigungsachse 136 an einem nicht gezeigten Gehäuse drehbar befestigbar. Die Bewegung des ersten Übertragungselementes 130 und des zweiten Übertragungselementes 135 erfolgt also bei der verbauten Verklinkung 10 um die erste Befestigungsachse 131 am ersten Übertragungselement 130 und um die zweite Befestigungsachse 136 am zweiten Übertragungselement 135.
Am zweiten Übertragungselement 135 ist an der Sperrelementdrehachse 151 das Sperrelement 150 beweglich, insbesondere drehbar, angeordnet. Das Sperrelement 150 ist wiederum beweglich, insbesondere drehbar, an der Verbindungsstelle 142, mit dem Sperrelementgegenstück 140 verbunden, wobei das Sperrelementgegenstück 140 hier eine langestreckte Form aufweist. Das Sperrelementgegenstück 140 ist seinerseits über das Lager 141 beweglich, insbesondere drehbar mit dem ersten Übertragungselement 130 verbunden.
In der hier gezeigten zweiten Endposition 14 hat sich die Verbindungsstelle 142 mit dem Sperrelement 150 und dem Sperrelementgegenstück 140 auf eine Auslösebewegung des Magnetstößels 300 hin vom Magnetstößel 300 des Magnetantriebes 350 gelöst und sich durch die in der 1 gezeigte zweite Kraft 2000 von dem Magnetstößel 300 wegbewegt. Die in der 1 gezeigte erste Kraft 1000 hat hier die Antriebsstange 100 von dem Magnetantrieb 350 wegbewegt.
Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Auslösemechanismus 1 mit einer Verklinkung 10 in einer ersten Endposition 120und mit doppelt ausgeführten Bauteilen, hier

- den Verbindungselementen 110, 110',
- den ersten Übertragungselementen 130, 130',
- den zweiten Übertragungselementen 135, 135',
- den Sperrelementen 150, 150', und
- den Sperrelementgegenstücken 140, 140'.

100

105

1000

1

Die Antriebsstange 100 ist mit sich an einem Ende der Antriebsstange gegenüberliegenden Verbindungselementen 110, 110', also in doppelter Ausführung, verbunden. Über die hier nicht erkennbare erste Drehachse 111 ist mit den Verbindungselementen 110, 110' ein hier nicht sichtbarer erster Hebelarm 120 drehbar verbunden angeordnet und über die hier nicht erkennbare zweite Drehachse 112 ist mit den Verbindungselementen 110, 110` ein zweiter Hebelarm 125 drehbar verbunden angeordnet.
Der erste Hebelarm 120 und der zweite Hebelarm 125 sind hier beispielhaft jeweils zwischen den beiden Verbindungselementen 110, 110` angeordnet.
Der erste Hebelarm 120 ist über eine erste Hebelarmdrehachse 121 mit den beiden ersten Übertragungselementen 130, 130` drehbar verbunden, wobei der erste Hebelarm 120 zwischen den zwei ersten Übertragungselementen 130, 130` angeordnet ist.
Der zweite Hebelarm 125 ist über eine zweite Hebelarmdrehachse 126 mit den beiden zweiten Übertragungselementen 135, 135` drehbar verbunden, wobei der zweite Hebelarm 125 zwischen den zwei zweiten Übertragungselementen 135, 135` angeordnet ist.
Hier nicht gezeigt können die zwei ersten Übertragungselementen 130, 130` über erste Befestigungsachse 131 und die zwei zweiten Übertragungselementen 135, 135` über die zweite Befestigungsachse 136 an einem Gehäuse drehbar befestigt sein.
An den zwei zweiten Übertragungselementen 135, 135` sind über eine Sperrelementdrehachse 151 zwischen den zwei zweiten Übertragungselementen 135, 135` zwei Sperrelemente 150, 150` drehbar verbunden angeordnet.
An den zwei ersten Übertragungselementen 130, 130` sind über ein Lager 141, hier als Achse ausgeführt, zwischen den zwei ersten Übertragungselementen 130, 130` zwei Sperrelementgegenstücke 140, 140` drehbar verbunden angeordnet.
Die zwei Sperrelemente 150, 150` sind an einer Verbindungsstelle 142, hier als Achse ausgeführt, drehbar mit den zwei Sperrelementgegenstücken 140, 140` verbunden.
Hier nicht gezeigt aber auch möglich ist optional auch die doppelte Ausführung des Hebelarmpaares 120, 125.
Bezugszeichenliste

1: Auslösemechanismus;
10: Verklinkung;
12: erste Endposition;
14: zweite Endposition;
100: Antriebsstange;
105: Tellerfedernpaket;
110: Verbindungselement;
110`: Verbindungselement;
111: erste Drehachse am Verbindungselement 110;
112: zweite Drehachse am Verbindungselement 110;
120: erster Hebelarm;
121: erste Hebelarmdrehachse am ersten Hebelarm 120;
125: zweiten Hebelarm;
126: zweite Hebelarmdrehachse am zweiten Hebelarm 125;
130: erstes Übertragungselement;
130`: erstes Übertragungselement;
131: erste Befestigungsachse am ersten Übertragungselement 130;
135: zweites Übertragungselement;
135`: zweites Übertragungselement;
136: zweite Befestigungsachse am zweiten Übertragungselement 135;
140: Sperrelementgegenstück;
140`: Sperrelementgegenstück;
141: Lager, bevorzugt Nadellager oder Kugellager für das Sperrelementgegenstück;
142: Verbindungsstelle, insbesondere bewegliche Verbindungsstelle zwischen Sperrelement 150 und Sperrelementgegenstück 140;
150: Sperrelement;
150`: Sperrelement;
151: Sperrelementdrehachse;
152: Einkerbung an einer Seite des Sperrelementes;
153: Kontur an einem Ende des Sperrelementes;
154: Gerade durch den Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse 151 und den Mittelpunkt des Lagers 141;
155: Versatz zwischen Mittelpunkt der Sperrelementdrehachse 151 und Mittelpunkt oder Ausgangspunkt des ersten Radius;
200: Sperrelementrücksteller, insbesondere eine Sperrelementrückstellfeder;
300: Magnetstößel;
350: Magnetantrieb;
400: Sperrelementanschlag;
410: Gehäuseteile;
500: Erdanziehungskraft;
501: Erdanziehungskraft in einer anderen Einbaulage;
1000: erste Kraft;
2000: zweite Kraft.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2624272 A1 [0002]

Claims

Verklinkung (10) für Niederspannungsanwendungen, Mittelspannungsanwendungen und/oder Hochspannungsanwendungen, mit mindestens folgenden Bestandteilen: einer Antriebstange (100) zum Antreiben einer Bewegung, einem Verbindungselement (110), (Verbindungselement kann auch in die Antriebsstange integriert sein) einem Hebelarmpaar (120, 125), einem Übertragungselementepaar (130, 135), einem Sperrelement (150) und einem Sperrelementgegenstück (140), wobei die Verklinkung derart aufgebaut ist, dass eine stärkere, auf die Antriebsstange wirkende, erste Kraft (1000) derart durch das Verbindungselement (110), das Hebelarmpaar (120, 125), und das Übertragungselementepaar (130, 135) verringert wird, dass eine kleinere zweite Kraft (2000) ausreicht, um das Sperrelement (150) derart auszulenken, dass eine Bewegung der Antriebstange (100) relativ zu den übrigen Bestandteilen nicht mehr durch das Sperrelement (150) oder das Sperrelement (150) und das Sperrelementgegenstück (140) verhindert wird.
Verklinkung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklinkung zwischen einer ersten Endposition (12) und einer zweiten Endposition (14) beweglich ist, und - die Antriebstange (100) mit dem Verbindungselement (110) verbunden ist, - das Verbindungselement (110) eine erste Drehachse (111) und eine zweite Drehachse (112) aufweist, und wobei an der ersten Drehachse (111) ein erster Hebelarm (120) und an der zweiten Drehachse (112) ein zweiter Hebelarm (125) jeweils drehbar gelagert befestigt ist, - der erste Hebelarm (120) über eine erste Hebelarmachse (121) und der zweite Hebelarm (125) über eine zweite Hebelarmachse (126) verfügt, - das erste Übertragungselement (130) über die erste Hebelarmachse (121) beweglich mit dem ersten Hebelarm (120) verbunden ist und das zweite Übertragungselement (135) über die zweite Hebelarmachse (126) beweglich mit dem zweiten Hebelarm (125) verbunden ist, - das erste Übertragungselement (130) über eine erste Befestigungsachse (131) drehbar an einem ersten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist und das zweite Übertragungselement (135) über eine zweite Befestigungsachse (136) drehbar an einem zweiten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist, - das erste Übertragungselement (130) oder zweite Übertragungselement (135) ist über eine Sperrelementachse (151) mit einem drehbargelagerten Sperrelement (150) verbunden, wobei das Sperrelement (150) an einem Sperrelementgegenstück (140) lagerbar oder mit dem Sperrelementgegenstück (140) verbunden ist, wobei das Sperrelementgegenstück (140) fest oder drehbar mit dem zweiten Übertragungselement (135) oder dem ersten Übertragungselement (130) verbunden ist, - bei einem Übergang von der ersten Endposition (12) in die zweite Endposition (14) die Antriebsstange sich von der ersten Befestigungsachse (131) am ersten Übertragungselement (130) und von der zweiten Befestigungsachse (136) am zweiten Übertragungselement (135) wegbewegt und sich die Sperrelementachse (151) und das Sperrelementgegenstück (140) sich aufeinander zubewegen, und - bei einem Übergang von der zweiten Endposition (14) in die erste Endposition (12) sich die Antriebsstange auf die erste Befestigungsachse (131) am ersten Übertragungselement (130) und auf die zweite Befestigungsachse (136) am zweiten Übertragungselement (135) zubewegt und sich die Sperrelementachse (151) und das Sperrelementgegenstück (140) sich voneinander wegbewegen, - in der ersten Endposition (12) das Sperrelement (150) derart zwischen dem ersten Übertragungselement (130) und dem zweiten Übertragungselement (135) angeordnet ist, dass eine Bewegung des Übertragungselementepaares unterbunden wird.
Verklinkung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (150) und das Sperrelementgegenstück (140) beweglich, insbesondere drehbar, miteinander an einer Verbindungsstelle (142) verbunden sind, wobei das Sperrelementgegenstück (140) drehbar mit dem zweiten Übertragungselement (135) oder dem ersten Übertragungselement (130) verbunden ist, so dass das Sperrelement (150) und das Sperrelementgegenstück (140) sich in der ersten Endposition (12) in einer gestreckten Lage befinden, in der eine Bewegung der Verklinkung (10) in die zweite Endposition (14) verhindert wird und so dass das Sperrelement (150) und das Sperrelementgegenstück (140) sich in der zweiten Endposition (14) in einer geknickten Lage befinden, so dass die Verbindungsstelle (142) im Vergleich zu der ersten Endposition (12) in Richtung der Antriebsstange (100) bewegt hat.
Verklinkung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (150) und das Sperrelementgegenstück (140) beweglich durch eine Drehachse an der Verbindungsstelle (142) verbunden sind, das Sperrelementgegenstück (140) mit einer Achse oder einem Lager (141) drehbar mit dem zweiten Übertragungselement (135) oder dem ersten Übertragungselement (130) verbunden ist, wobei die Verbindungsstelle in etwa mittig zwischen dem Lager (141) und der Sperrelementachse (151) angeordnet ist.
Verklinkung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (150) in der ersten Endposition (12) an dem Sperrelementgegenstück (140) derart gelagert ist, dass das Sperrelement (150) eine Bewegung der Verklinkung (10) aus der ersten Endposition (12) verhindert.
Verklinkung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelementgegenstück (140) als Rolle ausgebildet ist.
Verklinkung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (141) ein Nadellager ist.
Verklinkung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrelementrücksteller (200) an dem Sperrelement (150) derart vorgesehen ist, dass wenn die Verklinkung (10) aus der zweiten Endposition (14) in die erste Endposition (12) überführt wird, der Sperrelementrücksteller (200) bewirkt, dass das Sperrelement (150) zwischen das erste Übertragungselement (130) und das zweite Übertragungselement (135) zurückgestellt wird, so dass eine Bewegung des Übertragungselementepaares unterbunden wird und das Sperrelement (150) am Sperrelementgegenstück (140) anliegt.
Verklinkung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (150) in einem Bereich auf der, in der ersten Endposition (12), der Antriebsstange (100) abgewandten Seite eine Einkerbung (152) besitzt, die einem Teil der Außenkontur des Sperrelementgegenstückes (140) entspricht.
Verklinkung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Übertragungselement (130) und das zweite Übertragungselement (135) an der gleichen Seite oder an sich gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements (110) beweglich gelagert angeordnet sind, oder - das Verbindungselement (110) aus zwei Verbindungselementteilen gebildet wird, und dass das erste Übertragungselement (130) und das zweite Übertragungselement (135) zwischen den zwei Verbindungselementteilen beweglich gelagert angeordnet sind.
Auslösemechanismus (1) für einen schnellen Schalter mit einer Verklinkung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Sperrelement (150) von einem Magnetstößel (300) eines Magnetantriebs (350) oder einer anderen Auslöseeinheit aus der die Bewegung des Übertragungselementepaares unterbinden ersten Endposition (12) bewegbar ist.
Auslösemechanismus (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (150) in der ersten Endposition (12) auf oder an einem Sperrelementanschlag (400) anliegt.
Auslösemechanismus (1) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrelementanschlag (400) auf dem Magnetantrieb (350) oder an einem oder mehr Gehäuseteilen (410) angeordnet ist.
Auslösemechanismus (1) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übertragungselement (130) über eine erste Befestigungsachse (131) drehbar an einem ersten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist und das zweite Übertragungselement (135) über eine zweite Befestigungsachse (136) drehbar an einem zweiten Gehäuseteil lagerbar oder gelagert ist, und das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil unbeweglich in einem Gehäuse des Auslösemechanismus (1) befestigt sind oder das Gehäuse bilden.
Schnellerder oder Kurzschließer mit einem Auslösemechanismus (1) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der der Auslösemechanismus und zusammen mit dem Schalter in eine, Gehäuse angeordnet ist und der Auslösemechanismus sich nach dem Schalten von der ersten Endposition (12) in die zweite Endposition (14) reversibel in die erste Endposition (12) zurückversetzten lässt.