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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters und ein Verfahren zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters.
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Elektrische Schalter, wie beispielsweise Kompaktleistungsschalter (molded case circuit breaker, MCCB), besitzen typischerweise eine Handhabe, durch deren Betätigung der Schaltzustand geändert wird. Für die Betätigung dieser Handhabe aus der Ferne kann ein sogenannter Motorantrieb (motor operator, MO) vorgesehen sein, der auf den elektrischen Schalter aufgesetzt wird und die Handhabe betätigt.
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Ebenso kann es sein, dass die Handhabe nicht von einem Bediener betätigt werden kann aufgrund der hohen Kräfte, die beispielsweise zum Einschalten des elektrischen Schalters notwendig sind. Daher kann bei einem Motorantrieb ein Energiespeicher vorgesehen sein, so dass zur Betätigung der Handhabe entsprechende Kräfte zur Verfügung stehen. Ein solcher Motorantrieb wird Stored Energy Operator (SEO) genannt.
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In der
DE 35 41 093 A1 wird eine Antriebsvorrichtung zur Spannung eines Energiespeichers offenbart. Dazu ist ein Klinkenrad mit einer Verzahnung vorgesehen, sowie eine hin- und hergehend bewegbare Transportklinke. Zur Aufrechterhaltung der gespannten Stellung des Energiespeichers dienen ein Nockenrad und ein Blockierhebel, der sich über einen Klinkenhebel an einem Sperrglied abstützen kann.
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1 zeigt eine typische Antriebsvorrichtung mit Nockenrad 2000, zweiteiliger Transportklinke 4001, 4002 und Sperrklinke 3000. Nachteilig bei solch einer herkömmlichen Anordnung ist, dass die Konstruktion relativ aufwändig mit vielen Bauteilen ausgestaltet ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers zur Verfügung zu stellen, die möglichst wenig Bauteile aufweist, kompakt konstruiert werden kann und zuverlässig das Spannen des Energiespeichers garantiert.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch das Verfahren zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 14 und 15 angegeben.
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Die Vorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters gemäß Patentanspruch 1, wobei der Energiespeicher in eine Spann-Richtung (S) zum Spannen bewegt wird, umfasst ein Ratschen-Rad, welches mit dem Energiespeicher in Wirkverbindung steht, eine Sperrklinke und eine Antriebsklinke, wobei die Sperrklinke die Bewegung des Ratschen-Rads entgegen der Spann-Richtung (S) unterbindet und in Spann-Richtung zulässt, und wobei die Antriebsklinke das Ratschen-Rad in die Spann-Richtung (S) drückt.
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Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers ist, dass diese im Wesentlichen nur aus zwei Teilen besteht und somit die Komplexität des Aufbaus eines Motorantriebs für einen Energiespeicher verringert.
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In einer Ausgestaltung drückt ein erstes Ende der Antriebsklinke die Ratschen des Ratschen-Rads in die Spann-Richtung (S) .
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In einer weiteren Ausgestaltung gleitet bei Bewegung der Antriebsklinke entgegen der Spann-Richtung (S) das erste Ende der Antriebsklinke über die Ratschen hinweg.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung setzt sich die Drück-Bewegung der Antriebsklinke aus inkrementellen Bewegungen zusammen. Dabei können die inkrementellen Bewegungen der Antriebsklinke dadurch erzeugt werden, dass die Antriebsklinke exzentrisch auf einem Antriebsrad montiert ist. Die Antriebsklinke kann an einem zweiten Ende auf dem Antriebsrad in einer beweglichen Achse montiert sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt die Sperrklinke die Bewegung des Ratschen-Rads in Spann-Richtung (S) zu, in dem die Sperrklinke über die Ratschen hinweggleitet.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist das Ratschen-Rad als Ratschen im Wesentlichen dreiecksförmige Zähne auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung bewegen eine Antriebsklinken-Feder und eine Sperrklinken-Feder die Antriebsklinke und die Sperrklinke jeweils auf das Ratschen-Rad hinzu.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Ratschen-Rad einen Kragen auf, durch den mittels eingreifender Aussparungen an der Antriebsklinke und der Sperrklinke diese geführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann lösbar an einem Gehäuse des elektrischen Schalters montierbar sein.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenso durch das Verfahren zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters gemäß Patentanspruch 13 gelöst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
- - Drücken des Ratschen-Rads in Spann-Richtung (S) durch die Antriebsklinke unter dem Zulassen der Bewegung des Ratschen-Rads in Spann-Richtung (S) durch die Sperrklinke, und
- - Zurückziehen der Antriebsklinke entgegen der Spann-Richtung (S) unter Blockierung der Bewegung des Ratschen-Rads entgegen der Spann-Richtung (S) durch die Sperrklinke.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Verfahrensschritte mehrfach wiederholt. Die Verfahrensschritte können solange wiederholt werden, bis der Energiespeicher vollständig geladen ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise wie sie erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1: herkömmliche Antriebsvorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers;
- 2: erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen eines Energiespeichers;
- 3: erfindungsgemäße Antriebsklinke;
- 4A, 4B, und 4C: erfindungsgemäße Sperrklinke;
- 5: erfindungsgemäßes Ratschen-Rad mit Kragen und erfindungsgemäße Antriebsklinke mit Aussparung; und
- 6: Verfahren zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters.
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In 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters dargestellt. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Ratschen-Rad 200, welches mit dem Energiespeicher in Wirkverbindung steht, eine Sperrklinke 300 und eine Antriebsklinke 400.
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Dabei bedeutet Wirkverbindung zwischen dem Energiespeicher und dem Ratschen-Rad 200 beispielsweise, dass der Energiespeicher und das Ratschen-Rad 200 direkt auf einer gemeinsamen Achse angebracht sind. Alternativ kann eine indirekte Verbindung zwischen dem Energiespeicher und dem Ratschen-Rad 200 vorhanden sein, beispielsweise über ein Getriebe.
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Der Energiespeicher wird in eine Spann-Richtung (S) zum Spannen bewegt, entgegen der Spann-Richtung (S) gibt der Energiespeicher seine Energie ab. Entsprechend der Darstellung in 2 wird der Energiespeicher durch die Bewegung des Ratschen-Rads 200 im Uhrzeigersinn gespannt und gibt seine Energie in einer Bewegung des Ratschen-Rads 200 entgegen dem Uhrzeigersinn ab.
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Die Antriebsklinke 400 drückt das Ratschen-Rad 200 in die Spann-Richtung (S) und die Sperrklinke 300 unterbindet die Bewegung des Ratschen-Rads 200 entgegen der Spann-Richtung (S) und lässt die Bewegung in Spann-Richtung (S) zu. Durch die Drehung des Ratschen-Rads 200 in die Spann-Richtung (S), entsprechend der Darstellung in 2 im Uhrzeigersinn, wird der Energiespeicher geladen beziehungsweise gespannt.
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Das Ratschen-Rad 200 umfasst unter anderem die Ratschen 201, 202, 203. Ein erstes Ende 401 der Antriebsklinke 400 drückt die Ratschen 201, 202, 203 des Ratschen-Rads 200 in die Spann-Richtung (S). Beispielsweise können die Ratschen 201, 202, 203 des Ratschen-Rads 200 im Wesentlichen als dreiecksförmige Zähne ausgebildet sein.
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Bei Bewegung der Antriebsklinke 400 entgegen der Spann-Richtung (S) gleitet das erste Ende 401 der Antriebsklinke 400 über die Ratschen 201, 202, 203 hinweg.
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Die Drückbewegung der Antriebsklinke 400 setzt sich somit aus inkrementellen Bewegungen zusammen. Dies kann beispielsweise so implementiert sein, dass die Antriebsklinke 400 exzentrisch auf einem rotierbaren Antriebsrad 500 montiert ist, wodurch die inkrementellen Bewegungen der Antriebsklinke 400 erzeugt werden. Die Montage der Antriebsklinke 400 am Antriebsrad 500 kann in einer beweglichen Achse 501 an einem zweiten Ende 402 der Antriebsklinke 400 ausgebildet sein.
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Die Sperrklinke 300 lässt die Bewegung des Ratschen-Rads 200 in Spann-Richtung (S) zu, in dem die Sperrklinke 300 über die Ratschen 201, 202, 203 hinweggleitet.
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Es sind eine Antriebsklinken-Feder 450 an der Antriebsklinke 400 und eine Sperrklinken-Feder 350 an der Sperrklinke 300 vorgesehen, welche jeweils die Antriebsklinke 400 und die Sperrklinke 300 auf das Ratschen-Rad 200 hinzubewegen.
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In 3 ist die Antriebsklinke 400 mit der Antriebsklinken-Feder 450 näher dargestellt. Gleiches gilt für die 4A, 4B und 4C, in denen die Sperrklinke 300 mit der Sperrklinken-Feder 350 näher dargestellt sind.
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In 5 ist das Ratschen-Rad 200 mit einem Kragen 260 dargestellt, sowie der Antriebsklinke 400. Die Antriebsklinke 400 weist eine Aussparung 460 auf, die in den Kragen 260 des Ratschen-Rads 200 eingreift, wodurch die Antriebsklinke 400 vom Kragen 260 am Ratschen-Rad 200 geführt wird. Des Weiteren ist ebenfalls die Antriebsklinken-Feder 450 dargestellt sowie die Kraft-Wirkung (F) dieser Feder auf das Ratschen-Rad 200 hinzu. Die Kraft-Wirkung (F) der Sperrklinken-Feder 350 auf die Sperrklinke 300 ist in 4C dargestellt. Die Sperrklinke 300 weist ebenfalls eine Aussparung 360 auf zur Führung am Kragen 260 des Ratschen-Rads 200.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit einem Gehäuse 150. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 kann lösbar an einem Gehäuse des elektrischen Schalters montierbar sein.
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In 6 ist das erfindungsgemäße Verfahren 5000 zum Spannen eines Energiespeichers eines elektrischen Schalters dargestellt. Nach dem Start 5001 kommt es zu einem ersten Verfahrensschritt:
- - Drücken 5010 des Ratschen-Rads 200 in Spann-Richtung (S) durch die Antriebsklinke 400 unter dem Zulassen der Bewegung des Ratschen-Rads 200 in Spann-Richtung (S) durch die Sperrklinke 300.
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Danach schließt sich der Verfahrensschritt an:
- - Zurückziehen 5020 der Antriebsklinke 400 entgegen der Spann-Richtung (S) unter Blockierung der Bewegung des Ratschen-Rads 200 entgegen der Spann-Richtung (S) durch die Sperrklinke 300.
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Das Verfahren endet an seinem Ende 5099.
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Die beiden Verfahrensschritte Drücken 5010 des Ratschen-Rads 200 und Zurückziehen 5020 der Antriebsklinke 400 können mehrfach wiederholt werden. Die Verfahrensschritte 5010; 5020 können solange wiederholt werden, bis der Energiespeicher vollständig geladen ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 kann für den Motorantrieb eines elektrischen Schalters eingesetzt werden. Dabei spannt die Vorrichtung 100 einen Energiespeicher, beispielsweise einen Federspeicher. Die Vorrichtung 100 kann in einem eigenen Gehäuse 150 untergebracht sein und lösbar an dem Gehäuse eines elektrischen Schalters montierbar sein. Durch die inkrementelle Bewegung der Antriebsklinke 400 in Spann-Richtung (S) und entgegen der Spann-Richtung (S) wird das Ratschen-Rad 200 angetrieben, welches mit dem Energiespeicher in Wirkverbindung steht. Beim Wiederholen dieser Bewegungsabfolge in und entgegen der Spann-Richtung (S) kann der Energiespeicher vollständig geladen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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