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Betätigungseinrichtung für elektrische Schalter Es ist bekannt, elektrische
Schalter mit einem Federkraftspeicher auszurüsten, um Antriebsenergie, die zum Schalten
bei großer Leistung, d. h. während einer kurzen Zeit, benötigt wird, in den langen,
zwischen den Schaltungen liegenden Pausen mit einer Energiequelle kleiner Leistung
aufbringen zu können. Solche Federkraftspeicher kann man in verschiedener Weise
ausbilden. Es ist z. B. bekannt, als Federn Zugfedern, Druckfedern und Torsionsfedern,
und zwar Torsionsstäbe, wie auch Biegefedern zu verwenden. Zum Spannen solcher Federkraftspeicher
werden verschiedene Antriebe verwendet. Zum Beispiel hat man Federkraftspeicher
von Hand gespannt. Von dieser Möglichkeit wird bei modernen Leistungsschaltern wegen
der großen Antriebsenergie aber nur noch in Notfällen Gebrauch gemacht, d. h. dann,
wenn der für den normalen Betrieb vorgesehene Antrieb ausgefallen ist.
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Auch die zum Betätigen elektrischer Schalter in großem Umfang angewendeten
Druckluftantriebe werden zum Spannen von Federkraftspeichem benutzt. Dies geschieht
zumeist in der Form, daß beim Einschalten des Schalters durch den Druckluftantrieb
eine Ausschaltfeder bei der Schaltbewegung gespannt wird. Diese Art der Schaltbewegung
entspricht am besten den bisher üblichen Druckluftantrieben mit einem langhubigen
gradlinig bewegten Kolben.
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Federkraftspeicher werden auch mit Hilfe von Elektromotoren gespannt.
Für Federkraftspeicher, die die gesamte Antriebsenergie eines Schalters für Kurzunterbrechung,
also für die Schaltbewegungen »Aus-Ein-Aus«, ohne Nachspannen liefern sollen, sind
Elektromotoren das einzige Antriebsmittel, das sich in der Praxis durchsetzen konnte.
Die Motoren wirken über ein Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe, auf
die im allgemeinen als Torsionsfeder ausgebildete Feder des Kraftspeichers.
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Die Erfindung geht von einer Betätigungseinrichtung für elektrische
Schalter mit einem Federkraftspeicher aus, der von einem Druckluftantrieb und von
Hand gespannt werden kann. Gemäß der Erfindung wird der Federkraftspeicher von einer
Torsionsfeder gebildet, wobei der Druckluftantrieb als: Flügelkolbendruckluftantrieb
ausgebildet und zum Spannen von Hand ein selbsthemmendes Schneckengetriebe vorgesehen
ist, das zwischen dem Federkraftspeicher und dem Druckluftantrieb angeordnet und
mit dem Flügelkolben über Mitnehmer verbunden ist.
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Die Betätigungseinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch
eine gedrängte Bauweise aus. Der Flügelkolbenantrieb, der auf Grund seiner Wirkungsweise
zum Spannen einer Torsionsfeder besonders geeignet ist, erfordert bei gleicher Leistung
nur sehr viel weniger Raum als ein Druckluftantrieb üblicher Bauart mit einem geradlinig
bewegten Kolben. Außerdem kann die Betätigungseinrichtung so ausgelegt werden, daß
der Schalter den ganzen bei einer Kurzunterbrechung auftretenden Schaltzyklus »Aus-Ein-Aus«
ohne Nachspannen der Feder ausführen kann, wozu bisher ein Motorantrieb benötigt
wurde. Das Schnekkengetriebe ermöglicht es, auch eine für Kurzunterbrechung notwendige
kräftige Feder von Hand zu spannen. Gleichzeitig kann das eine Ende der Feder durch
das Schneckengetriebe in jeder Lage festgehalten werden, ohne daß eine besondere
Verklinkung benötigt wird. Wegen der Mitnehmer ist dennoch eine leichte Betätigung
beim Arbeiten des Druckluftantriebes möglich.
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Es ist zwar bereits bekannt, zum Antrieb elektrischer Schalter Flügelkolbendruckluftantriebe
zu verwenden. Bei den bekannten Antrieben sind jedoch weder Federkraftspeicher vorhanden
noch besteht die Möglichkeit, den Schalter von Hand zu betätigen.
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Man kann bei der Erfindung die Welle des Fügelkolbendruckluftantriebes
mit Vorteil gleichachsig zu einer Welle des Federkraftspeichers anordnen, die der
Träger aller weiteren drehbaren Teile des Federkraftspeichers ist. Auf diese Weise
kann man eine Betätigungseinrichtung erhalten, die im wesentlichen aus
zwei
Teilen gleichen Durchmessers besteht. Es ergibt sich ein geschlossener Bauteil,
der leicht an einem Schalter montiert werden kann. Besonders günstig wirkt sich
dabei aus, daß das ganze Gerät nur eine geringe Länge aufweist, obwohl beide Wellen,
d. h. die die Feder tragende Welle und die Welle des Flügelkolbendruckluftantriebes,
hintereinanderliegen.
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Ein besonders raumsparender Aufbau ergibt sich, wenn in einer Ausnehmung
des Schneckenrades ein als einarmiger Hebel ausgebildeter Mitnehmer angeordnet ist.
Dabei wird in vorteilhafter Weise der Raum innerhalb des Zahnkranzes des Schneckenrades
ausgenutzt. Der Durchmesser des Zahnkranzes, ist nämlich ohnehin so groß, daß ein
für die Mitnehmer ausreichender Platz vorhanden ist. Die Mitnehmer kann man so ausbilden,
daß sie durch eine Feder gegen die Welle gezogen werden und dabei mit einer Nase
hinter einen Absatz der Welle greifen. In diesem Fall kann man die Nasen und Absätze
leicht so zueinander ausbilden, daß die Kupplung nur bei einem bestimmten Drehsinn
zwischen Welle und Schneckenrad wirksam wird.
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Die vorstehend genannten Mitnehmer kann man auch dazu verwenden, den
Federkraftspeicher stufenweise zu spannen. In diesem Fall wirken die Mitnehmer wie
eine Ratsche. Man kann zu diesem Zweck mehrere Mitnehmer mit entsprechenden Nasen
und Anschlägen am Umfang verteilt anordnen. Es ist zweckmäßig, mindestens zwei Mitnehmer
zu verwenden, damit sich eine symmetrische Anordnung ergibt, bei der keine Kräfte
auftreten, die ein Verkanten der beiden Teile bewirken. Um den Flügelkolbendruckluftantrieb
dann, wenn der Federkraftspeicher von Hand gespannt wird, nicht mitdrehen zu müssen,
kann man in Weiterbildung der Erfindung auch zwischen der Welle des Flügelkolbendruckluftantriebes
unnd der Welle des Federkraftspeichers eine Kupplung vorsehen. Besonders vorteilhaft
ist es, eine als doppelarmiger Hebel ausgebildete Klinke derart anzubringen, daß
der Drehpunkt der Klinke mit der einen Welle verbunden ist. Der eine Arm wirkt dann
mit einem Anschlag der anderen Welle zusammen, während an dem anderen Arm eine Feder
angreift. Durch die Feder wird der mit der anderen Welle zusammenwirkende Arm eines
doppelarmigen Hebels in die Verriegelungsstellung gezogen. Auch hierbei kann man
durch eine geeignete Ausbildunng der zusammenwirkenden Flächen des Hebels und der
einen Welle leicht dafür sorgen, daß nur bei einem bestimmten Drehsinn zwischen
den beiden Wellen eine Kupplung erfolgt. Für Flügelkolbendruckluftantriebe mit großer
Beschleunigung und entsprechend großen Massenkräften ist es günstig, den doppelarmigen
Hebel so auszubilden, daß die bei einer Drehung der Welle auftretenden Massenkräfte
den mit einem Anschlag zusammenwirkenden Arm des Hebels gegen den Anschlag drücken.
Durch die Verstärkung der Kraft wird dann mit Sicherheit für eine einwandfreie Kraftübertragung
gesorgt.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren ein Ausführungsbeispiel
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 den mit einem Federkraftspeicher zusammengebauten
Flügelkolbendruckluftantrieb als Ganzes; Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Flügelkolbendruckluftantrieb;
in Fig. 3 ist der Mitnehmer zwischen Schneckenrad und der Welle des Federkraftspeichers
dargestellt; Fig. 4 zeigt die Verklinkung zwischen der Welle des Druckluftantriebes
und der Welle des Federkraftspeichers.
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Mit 1 ist als Ganzes, ein Federkraftspeicher bezeichnet. Dabei läßt
die Figur im wesentlichen nur das zylindrische Gehäuse 2 erkennen, an dem eine Verklinkung
3 angebracht ist sowie die in den Stirnwänden gelagerte Welle 6. Die Welle trägt
alle drehbaren Teile sowie die Feder des Federkraftspeichers, wie schon vorgeschlagen
worden ist.
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Zum Spannen des Federkraftspeichers dient der als Ganzes mit 10 bezeichnete
Flügelkolbendruckluftantrieb. Außerdem kann der Federkraftspeicher aber auch von
Hand gespannt werden. Zu diesem Zweck ist ein Schneckengetriebe 12 vorgesehen, das
aus einer Schnecke 13 und einem Schneckenrad 14 besteht. Das Schneckengetriebe 12
ist selbsthemmend ausgebildet. Auf diese Weise ist das eine Ende der Feier 7 festgelegt.
Eine Verklinkung dieses Endes der Feder ist also nicht erforderlich.
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Das Schneckenrad 14 sitzt drehbar auf der Welle 6. Beim Spannen von
Hand wird die Kraft von der Schnecke 13 über das Schneckenrad 14 auf die Welle 6
durch die in Fig. 2 dargestellten Mitnehmer übertragen. Die Mitnehmer werden von
zwei symmetrisch angeordneten einarmigen Hebeln 15 gebildet, die mit Bolzen 16 am
Schneckenrad 14 befestigt sind. Mit den Bolzen 16 ist, wie Fig. 1 zeigt, zugleich
eine Abdeckplatte 20 am Schneckenrad 14 befestigt. Zwischen den Enden der beiden
Mitnehmer sind zwei Federn 21 derart angebracht, daß die Mitnehmer gegen die Welle
6 gedrückt werden. Dabei greifen sie mit einer Nase 22 hinter zwei Absätze 23 der
Welle 6. Wie Fig. 2 erkennen läßt, besteht auf diese Weise eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen dem Schneckenrad 14 und der Welle 6, sofern die Welle 6 gegenüber
dem Schneckenrad im Uhrzeigersinn bewegt wird. Bei einer Drehung der Welle 6 gegenüber
dem Schneckenrad 14 entgegen dem Uhrzeigersinn besteht dagegen keine Verbindung
mehr. In diesem Fall rutschen die Nasen 22 von den Absätzen 23 ab. Schneckenrad
und Welle können sich frei gegeneinander drehen. Auf dem mit 25 bezeichneten rechten
Ende der Welle 6 (Fig. 1) sitzt eine Scheibe 26 mit einer ringförmigen Ausnehmung
27. In dieser Ausnehmung sind mit Bolzen 28, die durch die Seitenwände 29 und 30
der Scheibe 26 gehen, Klinken 31 befestigt. Diese Klinken wirken, wie Fig. 3 näher
zeigt, mit einem Hohlzylinder 35 zusammen, der mit Schrauben 36 an der Stirnwand
37 des Flügelkolbendruckluftantriebes befestigt ist. Die Stirnwand 37 ist mit der
Welle 38 des Flügelkolbendruckluftantriebes fest verbunden, wie durch den Keil 39
angedeutet ist. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Klinken 31 als doppelarmige Hebel ausgebildet.
An dem einen Hebelarm 40 der Klinken greift eine Feder 41 an. Die Feder, die mit
einem Bolzen 42 an der Scheibe 26 befestigt ist, zieht den Arm 40 des Hebels gegen
die Welle 6. Dadurch wird der andere Hebelarm 42 von der Welle 6 weg gegen den Zylinder
35 gedrückt. Der Arm 43 greift dabei in eine Ausnehmung des Hohlzylinders. Auf diese
Weise wird, wie Fig. 3 erkennen läßt, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem
Hohlzylinder 36 und der Welle 6 derart hergestellt, daß ein Drehmoment zwischen
beiden Teilen übertragen wird, wenn sich der Hohlzylinder 35 gegenüber der Welle
6 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Bei einer Drehung des Hohlzylinders 35 gegenüber
der Welle 6 im Uhrzeigersinn wird dagegen
der Hebelarm 43 aus der
Ausnehmung des. Hohlzylinders 35 herausgedrückt. Bei diesem Drehsinn zwischen beiden
Teilen kann keine Kraft übertragen werden.
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Mit 45 ist der Flügelkolben des Flügelkolbendruckluftantriebes bezeichnet.
Er ist mit Schrauben 46 auf der Welle 38 befestigt, die in Bohrungen 47 eingeschraubt
werden. Der Flügelkolben ist in bekannter Weise mit Riefen 48 versehen, um eine
bessere Dichtung zwischen dem Flügelkolben und der Gehäusewand 50 zu erreichen.
Zur Rückführung des Flügelkolbens 48 in die eine Endlage dient eine Feder 51. Die
Feder greift mit ihrem einen Ende über einen Bolzen 52, der in der Stirnwand 52
des Flügelkolbendruckluftantriebes 10 befestigt ist. Das andere Ende der Feder ist
über einen Bolzen 55 gehängt, der in einer mit der Welle 38 verbundenen Scheibe
56 sitzt. Die Verbindung zwischen der Scheibe 50 und der Welle 38 erfolgt über ein
Gewinde 57. Mit 58 ist eine Kontermutter bezeichnet. An dem linken Ende 60 der Welle
6 ist ein nicht dargestelltes Übertragungsglied, beispielsweise ein Hebel, befestigt.
Der Hebel führt zu einem ebenfalls nicht dargestellten Schalter, der durch den Federkraftspeicher
1 betätigt wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung wirkt folgendermaßen: Zunächst wird
die nicht dargestellte Feder des Federkraftspeichers 1 gespannt. Dies geschieht
normalerweise durch den Flügelkolbendruckluftantrieb 10. Zu diesem Zweck wird der
in Fig. 2 sichtbaren Druckseite 65 des Flügelkolbens 48 durch die Bohrung 66 Druckluft
zugeführt. Der Flügelkolben bewegt sich im Uhrzeigersinn. Über die Welle 38 wird
dabei die Stirnwand 37 und von dieser wiederum der Hohlzylinder 35 entgegen dem
Uhrzeigersinn mitgenommen. Wie Fig. 4 .erkennen läßt, wird bei dieser Drehrichtung
die Scheibe 30 von den Klinken 31 mitgenommen. Auf diese Weise wird die Welle 6
gedreht und damit die von der Welle 6 getragene Feder gespannt.
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Die Feder kann so bemessen sein, daß sie bei einem Hub des Flügelkolbens,
der wie Fig.2 zeigt, etwa 270° beträgt, völlig gespannt wird. Es ist aber auch möglich,
die Feder mit mehreren Hüben die Flügelkolbendruckluftantriebes vollständig zu spannen.
Dabei können die Klinken 31 wie eine Ratsche wirken.
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Sollte .die Druckluft ausfallen, so kann der Federkraftspeicher 1
von Hand gespannt werden. Zu diesem Zweck wird mit einer nicht dargestellten Kurbel
die Schnecke 13 gedreht. Durch die Drehung gegenüber der Welle 6 im gleichen Sinn
wie die des Hohlkörpers 35 gegenüber der Welle 6 wird die Welle 6 über die Mitnehmer
15 mitgenommen. Das Schneckengetriebe legt außerdem zugleich die Feder in jeder
Stellung fest, da es selbsthemmend ausgebildet ist.