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TECHNISCHES GEBIET
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Der Federspeicher wird zum Schalten des Kontaktsystems eines Leistungsumschalters für einen Laststufenschalter verwendet. Die Laststufenschalter sind in Leistungstransformatoren eingebaut und werden zum Regulieren ihrer Hochspannung unter Last verwendet, d.h. ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu den Verbrauchern.
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ZUGRUNDELIEGENDER STAND DER TECHNIK
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Es gibt eine sehr große Vielfalt an Federspeichern für Lastumschalter von Laststufenschaltern. Sie werden sowohl in Lastumschaltern mit einer Lichtbogenbildung in Transformatoröl als auch in Vakuum-Lichtbogen-Kameras verwendet.
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Eine Federspeichervorrichtung (1) ist bekannt, die zwei Spannfedern umfasst, die im Zug belastbaren Modus arbeiten. Ein Ansatzrohr dieser Federn ist mit dem Ende eines Hebels verbunden, der auf einer Laufbuchse, die entlang der Achse eines Leistungsumschalters angeordnet ist, montiert ist. Das andere Ende ist über einen Schieber mit einem Ende eines Schalthebels verbunden, dessen anderes Ende in beiden Endstellungen durch einen Verriegelungsmechanismus gehalten wird. Eine Achse am Ende des schwenkbaren mittleren Hebels, an dem das eine Ende der Federn befestigt ist, weist eine Spindel auf, die mit dem Hebel verbunden ist. Dieser Hebel wird durch einen gelenkigen Viertaktmechanismus verschwenkt, der an dem Boden eines Ölbehälters befestigt ist. Ein Aufbringen einer Spannung auf die Federn wird in dieser Weise vorgenommen.
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Der Nachteil dieses Federspeichers ist, dass er eine Menge Raum einnimmt, da die Mechanismen innerhalb des vollständigen Kreises verschwenken. Ein anderer Nachteil besteht darin, dass Lademechanismen sich an einer unkomfortablen Stelle befinden und für eine Kontrolle und Revision schwer zugänglich sind.
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Für einige Leistungsumschalter mit Vakuumunterbrechern ist es erforderlich, das Umschalten mit einem größeren Motortorsionsmoment für ein relativ kurzes Intervall zu starten. Dies bedeutet, dass die Kraftkennlinie der Federn gestuft sein muss. In (2) ist ein Federblock, wie in (1) eingesetzt, gezeigt. Bei diesem Aufbau gibt es eine kurze Feder, die mit einer Stange im Inneren einer jeden der beiden Federn verbunden ist, und die zu Beginn des Schaltens eine Leerlaufbewegung aufweist.
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Hier bleiben die Nachteil von (1) und ein weiterer tritt auf. Der Platz innerhalb der Federn ist begrenzt, was nicht die Verwirklichung größerer zusätzlicher Kräfte zulässt.
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Ebenfalls ist ein anderer Federspeicher (3) bekannt, der weniger Platz einnimmt, da die Bewegung der Federn linear ist. Er enthält ein Traggehäuse, an dessen Enden zwei parallele Achsen angebracht sind. Es gibt zwei Schlitten, die gleiten, entlang von deren Rand zwei Schaltfedern, die im Druckmodus arbeiten, befestigt sind. Die Federn werden durch eine Spindel mit einem Exzenter gespannt, der gerade Leisten auf dem oberen Schlitten kontaktiert. Die Abtriebswelle, die verbunden ist mit dem Kontaktsystem des Leistungsumschalters, ist koaxial auf der belastenden Welle befestigt. Die Abtriebswelle weist einen Arm mit einem Stift und einer Rolle auf, angeordnet in einer Quernut des unteren Schlittens, durch die ein sprunghaftes Schalten erfolgt. Der Arm weist ebenfalls zwei Verriegelungszähne auf, die in ihren Endpositionen durch einen Verriegelungsmechanismus gehalten werden.
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Der Nachteil dieses Federspeichers ist, dass die Reibung zwischen den Schlitten und den Achsen vergrößert wird aufgrund des exzentrischen Spannens und Lösens. Das Umknicken der Druckfedern trägt zur Erhöhung von Reibung bei, da sie koaxial um die Achsen herum befestigt sind. Dies ist insbesondere unvorteilhaft für Leistungsumschalter, die in einer gasförmigen Umgebung arbeiten. Ein anderer Nachteil ist es, dass die Verbindung zwischen der Abtriebswelle und dem Kontaktsystem kompliziert ist. Eine hohe Präzision ist beim Konstruieren und bei der Montage erforderlich.
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Daher gibt es eine andere Ausführung eines Federspeichers (4), bei dem die beiden Führungsachsen und darauf koaxial montierten Federn, die im Druckmodus arbeiten, seitlich untereinander angeordnet sind. Das Spannen erfolgt ebenfalls durch eine Welle mit einem Exzenter. Die Bewegung des Schlittens zur Abtriebswelle wird durch eine Zahnstange übertragen, die am Schlitten und einem Zahnrad befestigt ist. Es gibt ebenfalls einen Verriegelungsmechanismus und Elemente zum Lösen, die am Schlitten befestigt sind.
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Ein Nachteil dieses Federspeichers ist es, dass der Aufbau kompliziert ist, insbesondere der Verriegelungsmechanismus und die dazugehörigen Elemente. Ein anderer Nachteil besteht darin, dass die Reibung größer ist, da das Zahnrad den Schlitten exzentrisch belastet und die Federn unter Druck arbeiten. Dies ist ebenfalls nachteilig für Leistungsumschalter, die in der gasförmigen Umgebung arbeiten.
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Eine weitere Federspeichervorrichtung (5) ist bekannt, bei der das Spannen und Entlasten vorteilhafter ist. Sie weist ein Traggehäuse auf, an dem zwei parallele Tragachsen befestigt sind. Zwei Schlitten gleiten auf beiden Seiten spiegelbildlich befestigt. Zwei im Zugmodus arbeitende Federn sind koaxial auf den Achsen montiert und an den äußeren Kanten der Achsen befestigt. Es gibt zwei Wälzlager, die untereinander angeordnet sind zwischen den Innenflächen der Schlitten. Eines von diesen ist am Ende eines Hebels montiert, der verbunden ist mit einer Spannstange und einem Exzenter, angeordnet an einem Traggehäuse. Das andere Wälzlager ist an der einen Seite eines Schalthebels montiert, der mit der Antriebswelle des Kontaktsystems verbunden ist. Der andere Arm ist in den Endpositionen durch einen Verriegelungsmechanismus verriegelt.
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Der Nachteil dieses Federspeichers ist, dass er eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung und Montage der Elemente erfordert, um die Gleitreibung zu begrenzen, die dennoch hoch sein wird. Ein andere Nachteil besteht darin, dass die Wälzlager lokal beim Spannen und Schalten belastet werden, was für diese nicht vorteilhaft ist.
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Eine Stufenleistungscharakteristik kann bei der Ausführung, die in (5) gezeigt ist, erreicht werden. Dies erfolgt gemäß (6). Auf beiden Seiten des Gehäuses sind parallel zwischen den Achsen durch einen Kolben mit einer im Druckmodus arbeitenden Feder montiert, der am Ende des Belastens angezogen wird.
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Der Nachteil ist, dass, unabhängig von der Verwendung der Stufenleistungscharakteristik, der Aufbau kompliziert und die Reibung erhöht ist. Ein anderer Nachteil besteht darin, dass zusätzliche Federn mit einer kleinen nutzlosen Bewegung arbeiten, so dass ihre Anfangskraft nicht genutzt wird, jedoch ist sie die größte.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Federspeicher für einen Leistungsumschalter eines Laststufenschalters vorzusehen, der eine einfache Gestaltung ohne Gleitpaare von Kontaktelementen aufweist. Die Verbindungen zwischen den Elementen sollen lediglich über Wälzlager vorgenommen werden. Die Federblöcke sollen unabhängig und für die Montage zugänglich sein, um einen einfachen Austausch der Federn gegen andere zu ermöglichen. Der Spannmechanismus soll einfach sein und die sich verschiebenden Wälzlager sollen nicht nur an einer Stelle belasten.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Federspeicher für einen Leistungsumschalter eines Laststufenschalters, der einen Tragflansch enthält, auf dem ein Spannsystem und ein Schaltsystem befestigt sind. Das Schaltsystem ist ausgerüstet mit Schaltfedern in den Endpositionen und Verriegelungsmechanismen zum Entriegeln zum Einleiten des Schaltens.
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Gemäß der Erfindung sind drei Drehzapfen auf dem Tragflansch montiert. Auf dem linken Drehzapfen ist eine Nabe des linken Hebels montiert und auf dem rechten Drehzapfen eine Nabe des rechten Hebels. Ein Spannhebel ist auf dem dritten Drehzapfen befestigt. Die zwei Hebel weisen verbreiterte Vorderteile auf, wobei zwischen diesen ein oberes Wälzlager angeordnet ist, das mit dem Ende des Spannhebels verbunden ist, und ein unteres Wälzlager, das mit einem Ende des zweiarmigen Schalthebels verbunden ist. Das andere Ende dieses Hebels weist einen Schaltzapfen auf, der in zwei Endpositionen durch zwei Sperrklinken gehalten wird. Zwischen den Enden der beiden Hebel sind Schaltfedern, die im Zugmodus arbeiten, montiert. Das Spannsystem umfasst ein Zahnrad, das die Hälfte des Schaltzykluses ausführt, und eine Stange, die zwischen dem Zahnrad und dem Spannhebel verbunden ist.
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Die drei Drehzapfen sind in unteren Teilen des Tragflansches montiert und sind in den oberen Teilen mittels einer üblichen dreieckigen Platte verstärkt. Das Sperrsystem enthält eine linke Sperrklinke und eine rechte Sperrklinke, die mit einer Feder verbunden ist. Sie sind auf dem unteren Teil auf dem Drehzapfen montiert, auf welchem Teil weiter oben der Sperrhebel montiert ist. Die Welle des Spannzahnrades ist in einer Laufbuchse montiert, die auf dem Tragflansch befestigt ist. Die Achse des zweiarmigen Hebels ist in der Mitte des Tragflansches angeordnet und mit einer Welle verbunden, die das Kontaktsystem antreibt. Ein halbkardanischer Verbinder kann bei Fehlen des koaxialen verwendet werden. Zum Erreichen einer größeren Kraft zu Beginn des Schaltens kann eine zusätzliche Feder zwischen den Enden der beiden Hebel verwendet werden. Diese Feder weist einen Hubkolben mit einer Drehspindel auf, und der Hubkolben kann einen Leerhub ausführen, bis er beginnt, die Feder zu strecken.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Federspeichers ist es, dass er einen sehr einfachen Aufbau aufweist, bequem zu montieren und zu überwachen. Es gibt keine gleitenden Elementpaare in diesem. Alle Verbindungen sind auf Basis von Wälzlagern gelenkig Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die Federn offen und zugänglich sind und in Abhängigkeit von der Art des Leistungsumschalters, auf dem sie geschaltet werden, leicht ausgewechselt werden können. Es ist ebenfalls vorteilhaft, dass eine Stufenleistungscharakteristik mittels einer unabhängigen Feder erreicht werden kann, sofern erforderlich. Es ist ebenfalls ein Vorteil, dass das Spannsystem sehr einfach und zuverlässig ist.
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Figurenliste
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Eine beispielhafte Ausführungsform des Federspeichers gemäß der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt, in denen:
- 1 ein Längsschnitt durch die Mitte des Federspeichers ist.
- 2 eine Draufsicht auf den Federspeicher, dargestellt in der mittleren Position zum besseren Verständnis des Aufbaus ist.
- 3 eine Querschnittsansicht des zweiarmigen Schalthebels und von Verriegelungsfingern ist.
- 4 ein Längsschnitt rechtwinklig zur 1 ist.
- 5 ein Längsschnitt durch das Lager der Schalthebel und durch den Spannhebel ist.
- 6 ein Querschnitt durch die Schaltfedern ist.
- 7 ein Schnitt durch die zusätzliche Feder ist, die eine Kraftstufencharakteristik mit einer anfänglich großen Kraft vorsieht.
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Der Federspeicher ist auf dem Tragflansch 1 montiert. Drei Achsen 2, 3 und 4 sind an diesem angebracht, und sie sind obendrauf durch eine Platte 5 gesichert. An der Achse 2 ist die Nabe 6 des linken Hebels 7 montiert und an der Achse 3 ist die Nabe 8 des rechten Hebels 9 montiert. Zur einfacheren Darstellung der Abschnitte und Ansichten ist der Federspeicher in der mittleren Zwischenposition gezeigt.
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Die Schaltfedern 12 sind zwischen den Enden 10 und 11 der beiden Hebel 7 und 9 montiert. Sofern eine größere Anfangskraft erforderlich ist, ist es ebenfalls möglich, eine zusätzliche Feder 13 mit einer speziellen Kraftkennung zu montieren. Auf seiner Innenseite weist der Hebel 7 einen verbreiterten Vorderteil 14 auf und ein Hebel 9 weist einen verbreiterten Vorderteil 15 auf. Zwischen diesen Vorderteilen sind ein oberes Wälzlager 16 und ein unteres Wälzlager 17 angeordnet. Ein Lager 16 ist an dem Ende des Spannhebels 18 montiert, Drehachse 4 (4, 5). Ein Lager 17 ist auf dem einen Arm eines zweiarmigen Schalthebels 19 mit einer Welle 20 montiert, angeordnet in der Mitte des Tragflansches 1. Ein Hebel 19 weist an seinem anderen Arm einen Schaltzapfen 21 auf, der bei den Schaltungen in den Endpositionen durch eine linke Sperrklinke 22 und eine rechte Sperrklinke 23 verriegelt wird. Die Sperrklinken sind unten an der Drehachse 4 montiert. Eine Zugfeder 24 ist zwischen ihren äußeren Rändern gestreckt. Zum Starten des Schaltvorgangs wird das Entriegeln des Schaltzapfens 21 durch die Schaltklinken 25 vorgenommen, befestigt an dem Spannhebel 18.
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Das Vordrücken des Spannhebels 18 wird durch eine Stange 26 ausgelöst, die an ihrem einen Ende auf dem Hebel 18 und an dem anderen Ende auf einem Zahnrad 27 montiert ist. Die Welle 28 dieses Zahnrades ist in einer Laufbuchse 29 montiert, die auf dem Tragflansch 1 montiert ist. Ein Zahnrad 27 wird durch ein äußeres Zahnrad 30, schematisch gezeigt, gedreht. Es macht eine Schaltumdrehung und das Zahnrad 27 macht eine halbe Schaltumdrehung.
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Der Tragflansch 1 ist am häufigsten auf einem nicht gezeigten Flansch des Tragkopfes des Ölbehälters des Stufenschalters montiert. Dies erfolgt durch Bolzen, die durch die Öffnungen 31 hindurchgehen. Die Welle 20 ist mit einer Welle 32 verbunden, die ein bekanntes, nicht gezeigtes Kontaktsystem betätigt. Am häufigsten weist die Welle 32 einen Isolierteil auf, da sich das Kontaktsystem auf einem Sternpotenzial befindet. Es ist an dem Tragflansch 1 durch nicht gezeigte Isolierzungen befestigt. Der Leistungsumschalter wird durch Haken 33 angehoben. Zum Ausgleich von Abweichungen der koaxialen Anordnung ist es für eine halbkardierte Kupplung 34 möglich, in der Verbindung zwischen der Welle 20 und der Welle 32 verwendet zu werden.
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Die Schaltfedern 12 (6) weisen Stutzen 35 auf, in denen Gewindeöffnungen vorgesehen sind, die über Schrauben 36 mit Naben 37 verbunden sind. Sie sind mit den Enden 10 und 11 der Hebel 7 und 9 durch Stifte 38 verbunden. Durch die Schraubverbindungen kann die Zugspannung der Federn 12 innerhalb bestimmter Grenzen eingestellt werden. Das Verriegeln wird vermittels einer Kontermutter 39 vorgenommen.
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Die zusätzliche Feder 13 (7) ist mit dem Ende 10 durch einen Stutzen 40 mit einer Spindel 41 verbunden. Der Stutzen 42 auf der anderen Seite ist frei. Eine Achse 23 ist in ihrer Öffnung verschiebbar, die an einem Ende einen Hubkolben 44 und an ihrem anderen eine Spindel 45, angebracht an einen Stutzen 11, aufweist. Der freie Hubweg x bestimmt, an welchem Punkt der Dehnung das zusätzliche System in Erscheinung tritt.
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Der Wirkungsablauf des Federspeichers ist wie folgt:
- In der Startposition wird der Schalthebel 19 verschwenkt, beispielsweise um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn (2, 3) und sein Schaltzapfen 21 wird durch die rechte Sperrklinke 23 verriegelt. Die Hebel 7 und 9 werden ebenso wie der Spannhebel 19 nach links gedreht. Das Zahnrad 27 befindet sich in einem linken Totpunkt und die Stange 26 ist entlang dem Durchmesser festgelegt.
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Sobald der Schaltbefehl übermittelt wird, wird das Zahnrad 30 durch einen nicht gezeigten Antrieb gedreht. Es dreht ein Zahnrad 27, beispielsweise im Uhrzeigersinn. Die Stange 26 bewegt den Spannhebel 18 und sein Lager 16 nach rechts, wirkt auf den verbreiterten Vorderteil 15 des Hebels 9 ein und bewegt diesen nach rechts. Gleichzeitig hält das Lager 17 den Hebel 7 in der Startposition und die Federn 12 beginnen sich zu spannen. In einem bestimmten Winkel, bevor das Zahnrad 27 seinen rechten Totpunkt erreicht, löst die entsprechende Sperrklinke 25 die rechte Sperrklinke 23 von dem Spannhebel 18 und der linke Hebel 7 springt durch Einwirken der Federn 12 nach rechts und wirkt über das Lager 17 auf den zweiarmigen Hebel 19 ein und bewirkt das Schalten des Kontaktsystems. Der Schaltzapfen 21 des Schalthebels 19 ist durch die linke Sperrklinke 22 verriegelt. Der Federspeicher ist für das nächste Schalten bereit. Dies erfolgt in ähnlicher Weise durch Drehen des Zahnrades 27 im Uhrzeigersinn oder umgekehrt. Es dreht sich nach 180° von dem rechten Totpunkt zu dem linken Totpunkt.
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Anwendung:
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7 Figuren
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Literatur:
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- 1. BG 34013 -H01F 29/04
- 2. BG 66472 B1 - H01H 9/00
- 3. DE 2806282 - H01 F29/04
- 4. BG 64762 B1 ( DE 10050932 ) - H01H 89/00
- 5. BG 64808 B1 - H01F 29/00
- 6. BG 66467 B1 - H01F 29/04
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- BG 66472 B1 [0029]
- DE 2806282 [0029]
- BG 64762 B1 [0029]
- DE 10050932 [0029]
- BG 64808 B1 [0029]
- BG 66467 B1 [0029]
