DE1044927B

DE1044927B - Kraftspeicherantrieb fuer elektrische Schalter

Info

Publication number: DE1044927B
Application number: DES42053A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Harz
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1954-12-22
Filing date: 1954-12-22
Publication date: 1958-11-27

Description

Es ist bekannt, den Kraftspeicherantrieb elektrischer Schalter an einem Kurbelgetriebe angreifen zu lassen, dessen Drehung um jeweils 180° die Ein- und Ausschaltbewegung des beweglichen Schaltstückes vermittelt. Ein derartiger Kraftspeicherantrieb weist, bedingt durch die Eigenart des Kurbelgetriebes, eine geradlinig abfallende Drehmomentenkurve auf. Die Größe der während der verschiedenen Stadien der Schaltvorgänge erforderlichen Drehmomente ist aber unterschiedlich. Zu Beginn des Ausschaltvorganges ist ein hohes Drehmoment erwünscht, da das bewegliche Schaltstück bzw. der Schaltstift rasch zu beschleunigen ist und in möglichst kurzer Frist der für die Löschung des Lichtbogens durch ein Löschmedium günstigste Abstand erreicht werden soll. Ferner ist die beim Herausziehen des Schaltstiftes aus der Kontakttulpe zu überwindende mechanische Reibung in Betracht zu ziehen. Auf dem übrigen Schaltweg kann auf eine Beschleunigung des Schaltstiftes verzichtet werden. Es ist sogar, je nach Art des verwendeten Löschsystems, angebracht, nach Erreichen der sogenannten Löschdistanz die Schaltgeschwindigkeit zu drosseln, um für den Fall, daß im ersten Stromnulldurchgang keine Löschung eintritt, den Lichtbogen nicht zu sehr in die Länge zu ziehen. Eine Verlangerung des Lichtbogens über Gebühr würde eine Erhöhung der Lichtbogenspannung und damit Vergrößerung der Löscharbeit zur Folge haben. Beim Einschaltvorgang entfällt die Notwendigkeit einer hohen Beschleunigung. Es kommt hinzu, daß die Einschaltbewegung durch das Eigengewicht des Schaltstiftes und dessen Schaltschwinge unterstützt wird.

Bei einem bekannten Kraftspeicherantrieb für elektrische Schalter erfolgt das Spannen der Einschaltfeder bereits mittels einer Nockenscheibe und einer sich darauf abwälzenden Rolle. Die Nockenscheibe ist auf einer Antriebswelle befestigt und drückt durch Drehen dieser Welle die Rolle mit ihrem Führungshebel nach oben und spannt dadurch langsam die an dem Hebel angreifende Ausschaltfeder. Letztere kann durch Krafteinwirkung auf einen Handhebel wieder entladen werden.

Des weiteren ist es nicht mehr neu, eine Schnellschalteinrichtung mit Kurbelantrieb neben dem eigentlichen Ausschaltkraftspeicher mit einer Zusatzfeder auszurüsten, wobei diese Zusatzfeder an einer Kurbelscheibe angreift. Sowohl in der Ein- wie in der. Ausschaltstellung befindet sich die Ausschaltfeder in der sogenannten Totpunktlage, d. h., sie ist wirkungslos. Der Angriffspunkt der Zusatzfeder an der Kurbelscheibe ist so gewählt, daß sie die Wirkung der Ausschaltfeder beim Auslösen des Schalters erst unterstützt und nach deren Entspannen wieder gespannt wird und die Schaltbewegung dadurch dämpft. Es Kraftspeictierantrieb
für elektrische Schalter

Anmelder:
Sachsenwerk

Licht- und Kraft-Aktiengesellschaft,
München 15, Schillerstr. 41

Gerhard Harz, Regensburg,
ist als Erfinder genannt worden

erfolgt somit im Zuge der Ausschaltbewegung ein Entspannen und Wiederspannen des zusätzlichen Fede'rkraftspeichers. Als nachteilig erweist sich in diesem Fall jedoch, daß der Kurbelantrieb nach erfolgter Abschaltung durch geeignete Mittel in entgegengesetzter Drehrichtung wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden muß.

Ebenfalls mit einem zusätzlichen Energiespeicher ausgerüstet ist ein bekannter elektrischer Schalter, bei dem der bewegliche Kontaktträger beim Einschalten in eine Bereitschaftslage gebracht wird. Während der Bewegung des Kontaktträgers bis zur Bereitschaftslage wird vermittels einer schiefen Ebene die zusätzliche Einschaltfeder zuerst aufgeladen, sodann selbsttätig zur kraftschlüssigen Einwirkung auf den Kontaktträger gebracht. Durch das Entspannen der Zusatzfeder wird also lediglich der Einschaltvorgang in seiner letzten Phase beschleunigt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftspeicherantrieb für elektrische Schalter mit einem die Schaltbewegung vermittelnden Kurbelgetriebe und einem über eine Kurvenscheibe gesteuerten zusätzlichen Federkraftspeicher. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen ist dieser Antrieb dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Kurbelwelle sitzende Kurvenscheibe auf einen zusätzlichen Kraftspeicher in der Weise einwirkt, daß bei einer die Ein- und Ausschaltung umfassenden Drehung der Kurbel um 360° der Kraftspeicher abschnittweise nach einem durch die Form der Kurvenscheibe bestimmten Ablauf aufgeladen, gespeichert und zu Beginn der Ausschaltbewegung als zusätzliche Antriebskraft entladen wird. Vorteilhaft dient als zusätzlicher Kraftspeicher

«09 680/408

eine Zugfeder, deren eines Ende an einem ortsfesten Punkt, z. B. am Schalterrahmen, eingehängt ist und deren anderes Ende an einem schwenkbaren Hebel angreift, der zweckmäßig über eine Rolle auf der Kurvenbahn der Steuerscheibe aufliegt. Zur Erzielung eines besseren Wirkungsgrades und einer einfacheren Kurvenform kann die Ausführung so getroffen sein, daß die Spannkraft der Zugfeder bis zu ihrer Entspannung auf die Steuerscheibe über eine am Schwenkhebel angelenkte Lasche, die sich mit ihrem freien Ende auf einen an der Steuerscheibe angebrachten Zapfen abstützt, übertragen wird. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das in der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsbeispiel verwiesen, dr.s weitere Erfindungsmerkmale enthält.

Abb. 1 zeigt in schematischer Darstellung den erilndungsgemäßen Kraftspeicherantrieb in Anwendung bei einem Leistungsschalter,

Abb. 2 die Kinematik nach Entspannung der Zugfeder und — ao

Abb. 3 ein Diagramm der Drehmomente in Abhängigkeit vom Schaltweg.

Der mit der Kontakttulpe 1 zusammenarbeitende Schaltstift 2 ist mit der auf der Schalterwelle 4 festsitzenden Schaltschwinge 3 verbunden. Auf der Schalterwelle ist ferner der Hebel 5 fest aufgebracht, an dem sich die Kurbelstange 6 mit der " Kurbel 7 anschließt. Das Schaltschloß besteht aus dem schwenkbaren Hebel S und der Sperrscheibe 9. Der Antrieb des Kurbelgetriebes erfolgt durch die auf der Trommel 10 aufgewundene Schraubenfeder 11, die mittels des Ratschengetriebes 12, 13 nachgespannt werden -" kann.

Die Zugfeder 14 bildet den zusätzlichen Kraftspeicher. Sie ist mit dem unteren Ende am Punkt 15 festgelegt, während das andere Ende in das Flachstück 15 eingehängt ist. Das Flachstück ist lose über den Bolzen 24 mit dem um den Punkt 17 schwenkbaren Hebel 18 verbunden. Am Schwenkhebel 18 ist ferner die Lasche 19 angelenkt, die am freien Ende die Aussparung 20 besitzt, mittels der sich die Lasche unter der Wirkung der Zusatzfeder 14 auf den an der Steuerscheibe angebrachten Zapfen 23 abstützt. Die Lasche ist des weiteren mit einer Rückholfeder 21 versehen. Mit 22 ist die auf der Kurbelwelle fest sitzende Steuerscheibe bezeichnet. Die Einrichtung arbeitet wie folgt.

In der in Abb. 1 gezeigten Einschaltstellung des Schalters ist die Zusatzfeder 14 voll gespannt. Die Zugkraft der Feder wird über die Lasche 19 auf den an der Steuerscheibe angebrachten Zapfen 23 übertragen. Da in der Einschaltstellung die Lasche sich in der Streck- bzw. Totpunktlage befindet, d. h., die Mittelpunkte des Bolzens 24, des Zapfens 23 und der Kurbelwelle 25 liegen in einer Geraden, übt die Zusatzfeder auf die Kurbelwelle kein Drehmoment aus. Wird durch Auslösung des Schaltschlosses der Ausschaltvorgang eingeleitet, so dreht sich mit der Kurbelwelle die Steuerscheibe in der Pfeilrichtung. Die Lasche 19 und der Zapfen 23 bewegen sich infolgedessen aus der Totpunktlage, so-daß erst nach Zurücklegung einer Drehbewegung von mehreren Grad das zusätzliche Moment der Feder 14 zur Wirkung kommt. Xach erfolgter Entspannung der Feder 14 nimmt die Steuerscheibe die in Abb. 2 gezeichnete Lage ein. In diesem Moment läuft die an dem Schwenkhebel 18 befestigte Rolle 26 auf die Kurvenbahn der Steuerscheibe auf. Bei der Weiterdrehung hebt sich die Lasche 19 vom Zapfen 23 ab und unter der Wirkung der Rückholfeder 21 wird sie gegen einen am Schwenkhebel 18 angebrachten Anschlag ven-cbwenkt. Die Kurvenform der Steuerscheibe ist so gewählt, daß durch den Ablauf der Rolle 26 auf den Abschnitt a der Schwenkhebel 18 bis zu einem etwa der vollen Spannung der Zusatzfeder entsprechendem Maß hochgedrückt wird. Entlang dem Abschnitt b der Steuerscheibe, der einem um den Mittelpunkt der Kurbelwelle 25 geschlagenen Kreisbogen entspricht, rindet weder eine Spannung noch Entspannung der Zusatzfeder statt, d. h., die Zugspannung wird gespeichert. An dem mit A bezeichneten Punkt der Steuerkurve ist der Schaltstift in die Ausschaltstellung gelangt. Nach Ablauf der zur Speicherung der Federspannung dienenden Kurvenbahn läuft der Zapfen 23 in die Aussparung 20 der Lasche ein und schwenkt dabei die Lasche in dem Zeitpunkt in die Streck- bzw.Totpunktlage, in dem der Schaltstift die Einschaltstellung erreicht. Durch die Verschwenkung der Lasche in die Streck- und Totpunktlage wird die Rolle 26 von der Steuerscheibe abgehoben.

Aus dem Diagramm nach Abb. 3 ist zu ersehen, wie durch die erfindungsgemäße Einrichtung die Größe der Drehmomente in den einzelnen Phasen des Schaltablaufes sich beeinflussen läßt. Auf der Abszisse des Diagramms ist eine die Ein- und Ausschaltbewegung des Schaltstiftes umfassende Drehbewegung der Kurbel von 360° und auf der Ordinate sind die Drehmomente Mt angegeben. Die mit einer Neigung verlaufende Gerade D stellt die Drehmomentencharakteristik der Antriebsfeder 11 dar. Dieser Geraden überlagert sich die aus der Antriebsfeder 11 und der Zusatzfeder 14 resultierende Charakteristik R.

Zu Beginn der Drehbewegung der Kurbelwelle kommt zunächst nur die Antriebsfeder 11 zum Zuge, da infolge der Herausschwenkung der auf den Zapfen 23 ruhenden Lasche 19 aus der Streck- bzw. Totpunktlage es einer geringen Drehung der Kurbel bedarf, bevor die Zusatzfeder mit einer nennenswerten Wirkung zum Einsatz kommt. Dieser Vorgang ist aber durchaus nicht nachteilig. Infolge des unvermeidlichen Spiels in den Gelenkstellen des Antriebsgestänges wird nämlich erst nach einer Drehung von 10 bis 15° der Kurbelwelle der Schaltstift in Bewegung gesetzt. Das Zusammenfallen des Inkrafttretens beider Federn würde also nichts zu einem früheren Bewegungsbeginn des Schaltstiftes beitragen. Andererseits hat die Nacheilung der Zusatzfeder den Vorteil, daß auf dem Auslöseorgan des Schaltschlosses nur der Druck der Antriebsfeder 11 ruht, so daß die Auslösekraft entsprechend gering gehalten werden kann. Bis zur Erreichung der Löschdistanz im Punkt L kommt die zusätzliche Antriebskraft der Feder 14 voll zur Wirkung. Da von diesem Augenblick an eine Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit nicht mehr erforderlich ist, sondern im Gegenteil die Schaltgeschwindigkeit sogar gedrosselt werden kann, wird dieser Umstand zur Spannung der Zusatzfeder ausgenutzt. Diese negative Kraftwirkung der Zusatzfeder hält bis zum ersten Teil der Einschaltbewegung an, d. h., die Aufladung des zusätzlichen Kraftspeichers erstreckt sich bis zu dem Punkt 5¹ des Schaltweges. Auf dem Rest des Einschaltweges bleibt die aufgespeicherte Energie des zusätzlichen Kraftspeichers erhalten. Das Spiel kann nun wieder von neuem beginnen.

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftspeicherantrieb für elektrischen Schalter mit einem die Schaltbewegungen vermittelnden Kurbelgetriebe und mit einem über eine Kurvenscheibe gesteuerten zusätzlichen Kraftspeicher,

dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Kurbelwelle sitzende Kurvenscheibe (22) auf den zusätzlichen Kraftspeicher (14) in der Weise einwirkt, daß bei einer die Ein- und Ausschaltung umfassenden Drehung der Kurbel um 360° der Kraftspeicher abschnittsweise nach einem durch die Form der Kurvenscheibe bestimmten Ablauf aufgeladen, gespeichert und zu Beginn der Ausschaltbewegung als zusätzliche Antriebskraft entladen wird. ίο

2. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Kraftspeicher eine Zugfeder (14) dient, deren eines Ende an einem ortsfesten Punkt (15), z. B. am Schalterrahmen, eingehängt ist und deren anderes Ende an einem schwenkbaren Hebel (18) angreift, der, zweckmäßig über eine Rolle (26), auf der Führungsbahn der Kurvenscheibe (22) aufliegt.

3. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft der Zugfeder (14) bis zu ihrer Entspannung auf die Kurvenscheibe (22) über eine am Schwenkhebel (18) angelenkte Lasche (19), die sich mit ihrem freien Ende auf einen an der Kurvenscheibe angebrachten Zapfen (23) abstützt, übertragen wird.

4. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung des Zapfens (23) und der Lasche (19), daß nach Ablauf der zur Speicherung der Federspannung dienenden Führungsbahn der Zapfen in eine Aussparung (20) der Lasche einläuft und die Lasche in dem Zeitpunkt entgegen der Spannung einer Rückholfeder (21) in die Streck- bzw. Totpunktlage schwenkt, in dem das bewegliche Schaltstück (2) des Schalters die Einschaltstellung erreicht.

5. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verschwenkung der Lasche (19) in die Streck- bzw. Totpunktlage die Rolle (26) des Schwenkhebels (18) von der Kurvenscheibe (22) abgehoben wird.

6. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine solche Form, der Führungsbahn, daß nach erfolgter Entspannung der Zugfeder (14) die Rolle (26) des Schwenkhebels (18) auf die Kurvenscheibe (22) wieder aufläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 420 345, 414 082,
324, 489 467.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen