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Mechanische Verriegelung für elektrische Schalter Die Erfindung betrifft
eine mechanische Verriegelung für elektrische Schalter, insbesondere für Schalter
mit einem Untersetzungsgetriebe für den Antrieb des beweglichen Schaltstückes, z.
B. für handbetätigte Trennschalter. Solche mechanischen Verriegelungen z. B. eines
Trennschalters mit einem Leistungsschalter oder einem Erdungsschalter hat man bisher
meist in der Weise ausgeführt, daß den beiden Schalterantriebswellen, also der Trennschalterantriebswelle
und der Antriebswelle des Erdungstrenners, je eine Verriegelungsscheibe zugeordnet
wurde. Die Scheiben waren jede mit einer Nut versehen. Zwischen den Scheiben war
eine Verriegelungsstange angeordnet, deren Länge größer war als die freie Länge
zwischen beiden Scheiben. Die Verriegelungsstange saß deswegen immer mit einem Teil
ihrer Länge in einer Nut einer der beiden Scheiben. Dadurch wurde erreicht, daß
nur die Antriebswelle des anderen Schalters verdreht werden konnte, deren Scheibe
nicht mit der Verriegelungsstange im Eingriff war. Wenn die Verriegelungsstange
z. B. in die Nut der Verriegelungsscheibe des Erdungstrenners eingriff, dann konnte
nur der Trennschalter betätigt werden. Erst in einer bestimmten Lage, im allgemeinen
der Ausschaltlage des Trennschalters, war es möglich, den Erdungstrenner zu betätigen.
In dieser Lage. nämlich konnte die Verriegelungsstange in die entsprechend gestellte
Nut der Verriegelungsscheibe des Trennschalters eingreifen und aus der Nut des Erdungstrenners
gehoben werden, der damit für das Schalten freigegeben war.
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Derartige Verriegelungen können aber nur bei Schaltern verwendet werden,
deren Antriebswelle um weniger als 360° gedreht wird. Bei einem Drehwinkel von 360°
kehrt nämlich die Nut der Verriegelungsscheibe wieder in ihre Ausgangslage zurück.
Zwischen den beiden Schaltstellungen besteht dann in bezug auf die Lage der Sperrscheibe
kein Unterschied. Es können daher Fehlschaltungen vorkommen. Das gleiche gilt für
Schalter, bei denen die Antriebswelle um mehr als 360° gedreht wird, weil dann bei
den bisherigen mechanischen Verriegelungen ebenfalls jeweils bei 360° eine Schaltungsmöglichkeit
vorhanden ist, die durch die Verriegelung gesperrt sein müßte, bei den bekannten
Verriegelungen mit Sperrscheiben aber nicht gesperrt ist.
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Man hat bei Schaltern mit einer Übersetzung der Antriebskraft, deren
Antriebswelle um mehr als 360° gedreht wird, bereits eine ähnliche Übersetzung für
die Verriegelungsscheiben vorgesehen, um die Verriegelungskräfte klein halten zu
können. So hat man z. B. bei einer bekannten Anordnung zwei Sperrscheiben vorgesehen,
von denen die eine haubenförmig ausgebildet ist und in ihrem Inneren ein Planetengetriebe
enthält. Das Planetengetriebe besteht aus einem an der haubenförmigen Sperrscheibe
fliegend gelagerten umlaufenden Ritzel, das mit einem mit einer Welle fest verbundenen
und einem auf der Welle beweglich gelagerten Zahnrad zusammenwirkt. Da der Innendurchmesser
der haubenförmigen Sperrscheibe mindestens gleich der Summe aus dem Durchmesser
der Zahnräder und dem Doppelten des Ritzeldurchmessers sein muß, erfordert diese
Anordnung verhältnismäßig viel Raum, der nicht immer zur Verfügung steht. Ungünstig
ist ferner, daß die mechanische Festigkeit des fliegend gelagerten Ritzels nur begrenzte
Verriegelungskräfte zuläßt.
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Bei einer anderen Verriegelung hat man zwei Zahnräderpaare auf zwei
parallel liegenden Wellen vorgesehen. Die Zahnräder der einen Welle sind mit dieser
fest verbunden, die anderen beiden sitzen lose auf einer feststehenden Welle. Da
die beiden Zahnradpaare unterschiedliche Übersetzungen haben sollen, sind vier verschiedene
Zahnräder erforderlich, wodurch der Aufbau verhältnismäßig aufwendig wird. Außerdem
beansprucht auch diese Anordnung einen großen Raum.
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Ausgehend von einer mechanischen Verriegelung für elektrische Schalter
mit zwei auf einer Welle sitzenden, mit zwei Zahnrädern verbundenen Sperrscheiben,
die mit Nuten für den Eingriff einer Verriegelungsstange versehen sind und bei einer
Drehung der Welle eine Relativbewegung gegeneinander ausführen, ist erfindungsgemäß
die Welle in einer feststehenden Platte gelagert, die auch als Lager für ein Ritzel
dient, das in an sich bekannter Weise mit den beiden Zahnrädern zusammenwirkt. Ferner
weist das eine lose auf der Welle sitzende Zahnrad eine vorzugsweise durch Profilverschiebung
gegenüber
dem anderen Zahnrad derart korrigierte Verzahnung auf,
daß es von dem anderen fest mit der Welle verbundenen Zahnrad über das gemeinsame
feststehende Ritzel mit einer anderen Drehzahl als der der Welle bewegt wird.
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Die Erfindung ergibt eine gedrängt aufgebaute Verriegelung mit wenigen
einfachen Teilen. Durch die gemeinsame Platte wird ein genauer Zusammenbau der Teile
der Verriegelung ermöglicht. Die gemeinsame Platte kann ferner zu einem Gehäuse
weitergebildet werden, in dem die Verriegelungsteile geschützt untergebracht sind.
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Je nach der für das Schalten erforderlichen Zahl der Umdrehungen der
Antriebswelle wird man den Unterschied der Zähnezahlen bestimmen. Dabei ist zu beachten,
daß nach einer Umdrehung der Antriebswelle des Schalters bereits die Sperrung wirken
muß. Durch die Relativbewegung müssen die Sperrscheiben also bereits nach einer
Umdrehung so weit gegeneinander versetzt sein, daß die Verriegelungsstange nicht
mehr einfallen kann.
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Die Sperrscheiben werden mit Vorteil zwischen den Zahnrädern angeordnet.
Man kommt dann mit kleinen Abmessungen der Verriegelungsstange aus, die mit den
beiden Sperrscheiben zusammenwirkt. Man kann aber auch die Zahnräder unmittelbar
aneinander angrenzen lassen und die Sperrscheiben an den abgekehrten Seiten der
Zahnräder anbringen. Die Verriegelungsstange muß dann gabelförmig ausgeführt sein,
um die Zahnräder umfassen zu können.
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Bei dieser Anordnung kann das mit den Zahnrädern kämmende Ritzel in
axialer Richtung kürzer ausgeführt werden. Es ist ferner vorteilhaft, die die Zahnräder
tragende Welle in zwei Platten zu lagern, die die Zahnräder einschließen und zugleich
als Lager für das mit den Zahnrädern kämmende Ritzel dienen. Die ganze Verriegelungseinrichtung
erhält dadurch einen geschlossenen, einfachen Aufbau, der leicht an einem Schalter
angebaut werden kann. Zwischen den Platten kann auch die Führung der Verriegelungsstange
angeordnet sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer einzigen Verriegelungsstange
beschränkt. Es können auch mehrere Verriegelungsstangen verwendet werden, die mit
entsprechenden Nuten der Sperrscheiben zusammenwirken. Dabei kann die Anordnung
so getroffen sein, daß verschiedene Verriegelungsstangen zeitlich nacheinander in
gemeinsame Nuten eingreifen. Man kann aber auch jede Verriegelungsstange unabhängig
von den anderen Nuten zuordnen. Dabei muß allerdings beachtet werden, daß trotz
der sich daraus ergebenden größeren Zahl von Nuten nur in den gewünschten Endlagen,
nicht aber in Zwischenlagen, eine Aufhebung der Sperrung möglich ist. Dieser Forderung
läßt sich um so leichter nachkommen, je größer der Umfang der Sperrscheibe ist.
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Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung der Figuren
näher erläutert.
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In der Fig. 1 ist der Bewegungsablauf der beiden auf der Antriebswelle
sitzenden Sperrscheiben an Hand von sechs Stellungen a bis f vereinfacht dargestellt.
Die Mittel zur .Erzeugung der Bewegung der Sperrscheiben wurden der besseren übersichtlichkeit
wegen weggelassen. Dabei ist die Scheibe 1 mit der Welle 7 fest verbunden, während
die Scheibe 2 lose auf der Welle 7 angeordnet ist. Die Scheiben sitzen an sich nebeneinander,
sind aber der besseren übersichtlichkeit wegen übereinander dargestellt. In den
Scheiben sind Nuten 3, 4, 5 und 6 vorgesehen. In der mit a bezeichneten einen Endlage
ist der Trennschalter eingeschaltet. Zum Ausschalten des Trennschalters rnuß die
in die Nuten 3 und 5 eingreifende Verriegelungsstange 10 angehoben werden. Dadurch
wird der Verriegelungsschalter 11 betätigt, der dem dem Trenner vorgeschalteten
Leistungsschalter ein Ausschaltkommando gibt. Zur Ausschaltbewegung wird die Schalterwelle
dann so gedreht, daß sich die Scheiben entgegen dem Uhrzeigersinn bewegen.
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Mit b ist die Stellung der Scheiben zueinander nach einer halben Umdrehung
bezeichnet. Die Scheibe 2 ist gegenüber der Scheibe 1 um 5,3° zurückgeblieben, so
daß die bei Stellung f angedeutete Verriegelungsstange 13 nicht in die Nuten 3 und
5 geschoben werden kann.
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Nach einer Umdrehung (Stellung c) der Scheibe 1 beträgt die Verschiebung
der Scheiben gegeneinander 10,6°. Das Einfallen der Verriegelungsstange 10 ist damit
ebenfalls mit Sicherheit verhindert.
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In der Stellung d beträgt nach zwölf Umdrehungen der Scheibe 1 die
Winkelverschiebung der Scheiben gegeneinander 127,2° und nach dreizehn Umdrehungen
in der Stellung e 137,8°.
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Nach dreizehn Umdrehungen und 120° ist die Ausschaltstellung des Trenners
erreicht. Die Nuten 4 und 6 gestatten das Einfallen der Verriegelungsstange 13,
so daß der Antrieb für den Erdungstrenner mit der Sperrscheibe 14 und der Nut 15
darin über den Antriebshebel 16 betätigt werden kann. Beim Schalten des Erdungstrenners
liegt die Verriegelungsstange 13 in den Nuten 4 und 6 der Sperrscheiben 1 und 2,
so daß der Trennschalter verriegelt ist.
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In den Fig. 2 und 3 ist in zwei Schnitten ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Zum Antrieb eines nicht dargestellten Trennschalters
dient die Welle 20, auf deren Absatz 21 ein Kugelgelenk 22 aufgesteckt und durch
den Stift 23 unverdrehbar verbunden ist. Zwischen dem Kugelgelenk und dem Schalter
ist ein ebenfalls nicht dargestelltes Schnekkenradgetriebe vorgesehen. Die Welle
20 ist in zwei gleichen Buchsen 24 und 25 gelagert. Auf der Welle 20 sind ferner
zwei Sperrscheiben 28 und 29 angeordnet; wobei die Sperrscheibe 28 drehbar auf der
Welle 20 sitzt, während die Sperrscheibe 29 durch den Stift 30 unverdrehbar mit
der Welle 20 verbunden ist. Mit den Sperrscheiben sind zwei Zahnräder 32 und 33
verbunden, z. B. mit nicht näher dargestellten Schrauben 34 verschraubt. Die Buchsen
24 und 25, die die Welle 20 tragen, sind in zwei Platten 35 und 36 geführt, die
durch Bolzen 40 mit Muttern 41 gegeneinander verspannt sind. Zwischen diesen Platten
ist ferner, wie Fig. 3 zeigt, die Sperrscheibe 42 eines ebenfalls nicht dargestellten
Erdungstrenners beweglich angeordnet. Die Achse der Sperrscheibe 42 ist zur Anpassung
an die unterschiedlichen Antriebe der beiden Schalter gegenüber der der Sperrscheiben
28 und 29 um 90° versetzt. Als Lager der Scheibe 42 dient der Bolzen 43, der in
zwei auf die Platte 36 aufgesetzten Winkeleisen 44 und 45 geführt und durch Sprengringe
46 gesichert ist. Die Sperrscheibe 42 wirkt zugleich als Antriebsglied, wobei zum
Schalten des Erdungstrenners die strichpunktiert angedeutete Stange 50 geschwenkt
wird, die zum Schalten in die Bohrung 51 der Sperrscheibe 42 eingeschoben werden
kann. Der mit der Sperrscheibe verbundene Hebel 55 führt über eine nicht
dargestellte Antriebsstange zur Schalterwelle des Erdungstrenners: Zwischen der
Sperrscheibe 42 und den Sperrscheiben
28 und 29 ist die Verriegelungsstange
56 in zwei Platten 57 mit dem Querschnitt der Stange angepaßten Ausnehmungen geführt.
Die Verriegelungsstange ist an ihrem unteren Ende 60 angeschrägt und greift in eine
entsprechend ausgeformte Nut 61 der Sperrscheibe 42. Das obere Ende 62 ist rechtwinklig
abgesetzt und kann in Nuten 65 und 65' eingreifen, von denen die Nut 65 in der Sperrscheibe
29 und die Nut 65' in der Sperrscheibe 29 vorgesehen ist. In der Ausschaltstellung
des Trennschalters stimmen die Nuten 65 und 65', wie Fig. 3 zeigt, überein. Die
Nuten 66 und 67 sind für eine zweite, hier nicht dargestellte Verriegelungsstange
vorgesehen, wie sie in Fig. 1 angedeutet ist. Die beiden Zahnräder 32 und 33 wirken
mit dem gemeinsamen Ritze170 zusammen. Dabei ist die Verzahnung des Zahnrades 32
gegenüber dem Zahnrad 33 durch eine Profilverschiebung korrigiert. Das Zahnrad 32
hat achtundsechzig Zähne, während das Zahnrad 33 sechsundsechzig Zähne hat. Infolgedessen
verschieben sich die in der Fig. 3 noch in Deckung befindlichen Nuten 65 und 65'
der beiden Sperrscheiben 28 und 29 beim Schalten aus der dargestellten Ausschaltstellung
in die nicht dargestellte Einschaltstellung, wie dies in der Fig. 1 schematisch
gezeigt ist. Der Erdungstrenner kann deswegen außer in der dargestellten Ausschaltstellung
des Trennschalters in keiner anderen Stellung des Trennschalters eingeschaltet werden,
da nur in der Ausschaltstellung des Trennschalters die Möglichkeit gegeben ist,
die Verriegelungsstange 56 aus der Nut 61 der Verriegelungsscheibe 42 anzuheben
und den Erdungstrenner zu betätigen.