DE1150742B

DE1150742B - Drive device for electrical switches

Info

Publication number: DE1150742B
Application number: DES67978A
Authority: DE
Inventors: Georg Weber
Original assignee: Sachsenwerk Licht und Kraft AG
Current assignee: VEM Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1960-04-08
Filing date: 1960-04-08
Publication date: 1963-06-27

Description

Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter, insbesondere Trennschalter, mit von einem Motor angetriebener Kurbel, zwischen deren Kuppelstange und einer auf der Schaltwelle befestigten Kurbelschwinge ein Kraftspeicher angeordnet ist.Electric Switch Drive Device The invention relates to a drive device for electrical switches, in particular disconnectors, with motor-driven crank, between its coupling rod and one on the crank arm attached to the shift shaft, an energy store is arranged.

Um bei einem Antrieb dieser Art einen Motor geringer Antriebsleistung verwenden zu können, sieht man in der Regel zwischen Motor und Antriebskurbel Untersetzungsgetriebe vor, die meist als Schneckengetriebe ausgebildet sind. Die Kuppelstange, die an einem auf der Schaltwelle befestigten Hebel angelenkt ist, steht nur beim Schalten mit der Antriebskurbel in Verbindung. In beiden Endstellungen wird sie entkuppelt, um dem Motor freien Anlauf zu geben, und dann weiterhin mittels einer Feder, einem Führungshebel od. dgl., kupplungsbereit gehalten für die Bewegung durch die Kurbel in die jeweils entgegengesetzte Endstellung. Zu diesem Zweck ist die Kupplungsstange mit Randaussparungen versehen, die mit dem Kurbelzapfen und der Antriebswelle zusammenarbeiten.In order to use a motor with a low drive power in a drive of this type To be able to use, you usually see a reduction gear between the motor and the drive crank before, which are usually designed as worm gears. The coupling rod that attached is hinged to a lever attached to the selector shaft, is only available when shifting in connection with the drive crank. It is uncoupled in both end positions, to give the motor a free start, and then by means of a spring, a Guide lever or the like, held ready for coupling for movement by the crank in the opposite end position. The coupling rod is used for this purpose provided with edge recesses that work together with the crank pin and the drive shaft.

Bei all diesen Antrieben befinden sich Kuppelstange und Kurbel in den beiden Schalterendstellungen in der Totpunktlage. Daher wirkt in diesem Augenblick die Antriebskurbel nur mit ihrem kleinsten Hebelarm auf die Schaltwelle. Gerade in den Endstellungen aber ist bekanntlich das größte Antriebsmoment erforderlich, da dort die Kontaktreibung und die Massenträgheit der Antriebselemente und der beweglichen Schaltstücke zu überwinden ist, wohingegen während des übrigen, weitaus größten Schaltweges bei günstiger Hebelstellung die aufzubringende Antriebskraft demgegenüber wesentlich geringer ist. Man ist aus diesem Grund dazu gezwungen, einen Antriebsmotor weitaus größerer Leistungen zu verwenden, als dies eigentlich bei günstigeren Hebelverhältnissen in den Kontaktendstellungen erforderlich wäre. Insbesondere bei Antrieben für verhältnismäßig kleine Schalter, wie Trennschalter, fallen die durch diesen erheblichen Nachteil bedingten Mehraufwendungen ganz beträchtlich ins Gewicht. Es kommt hinzu, daß bei den üblichen Antrieben der Antriebsmotor in den Schalterendstellungen umgesteuert werden muß, was zusätzliche Kosten und Raumaufwand für die Steuereinrichtung verursacht. An sich wäre es zwar denkbar, am Antrieb günstigere Hebelverhältnisse durch zusätzliche Übersetzungen zu schaffen. Alle diese Übersetzungen bedingen aber mehrere aufeinander gut abgestimmte Bauelemente, die nicht nur den Antrieb weiter verteuern, sondern auch seinen Raumbedarf erhöhen. Ferner ist man dann auch in der Art der meist seitlichen Anordnung des Antriebes am Schaltergrundrahmen nicht mehr in genügendem Maße freizügig, so daß eine solche Lösung für Trenner oder ähnliche Schaltgeräte von vornherein ausscheidet.All of these drives have the coupling rod and crank in the two switch end positions in the dead center position. Therefore, act in this moment the drive crank only with its smallest lever arm on the selector shaft. Just As is well known, however, the greatest drive torque is required in the end positions, because there the contact friction and the inertia of the drive elements and the movable ones Switching pieces is to be overcome, whereas during the rest, by far the largest Switching travel with a favorable lever position, the driving force to be applied on the other hand is much lower. For this reason you are forced to use a drive motor To use far greater benefits than would actually be the case with more favorable leverage ratios in the contact end positions would be required. Especially with drives for relatively small switches, such as circuit breakers, are covered by this significant disadvantage The additional expenses involved have a considerable weight. In addition, at the usual drives of the drive motor reversed in the switch end positions must be, which causes additional costs and space for the control device. In itself it would be conceivable to use more favorable leverage ratios on the drive through additional To create translations. However, all of these translations require several successive ones Well-coordinated components that not only make the drive more expensive, but also also increase its space requirements. Furthermore, one is then also in the manner of the mostly lateral ones Arrangement of the drive on the switch base frame is no longer sufficiently revealing, so that such a solution for disconnectors or similar switching devices from the outset ruled out.

Schalterantriebe mit Kraftspeicher sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. In der Regel bilden die Kraftspeicher die eigentlichen Energiequellen für die Schaltbewegungen. Sie werden also während einer Schaltpause oder bei einer Schaltbewegung, z. B. die Ausschaltkraftspeicher beim Einschalten, gespannt und verriegelt. Bei der Freigabe bringt dann der sich entspannende Federspeicher die Schaltorgane in die jeweilige Schaltstellung. Man hat ferner bei einem von Hand oder mit Motor betätigten Kurbelantrieb bereits eine Feder vorgesehen, die den Schaltarm zusätzlich beschleunigt. Diese Feder kommt allerdings nur beim Einschalten zur Wirkung. Bei einem Installationsschalter wurde bereits eine Rückholfeder in Form einer Schraubenfeder mit U-förmig abgebogenen Enden verwendet. Diese Feder hat die Aufgabe, nach Loslassen des Antriebshebels den Schalter in die Ausgangslage zurückzuführen, sie dient aber nicht dazu, die Schaltbewegung selbst zu unterstützen. Schließlich wurde noch eine Antriebsvorrichtung mit motorisch angetriebenem Kurbelgetriebe, dessen Stange mit einem auf der Schalterwelle befestigten Kurbelarm verbunden ist, bekannt. Bei diesem Antrieb dient der Kraftspeicher ebenfalls dazu, einen Schalter unabhängig von dem als Spannvorrichtung wirkenden Motorantrieb zu bewegen.Switch drives with energy storage are available in various designs known. As a rule, the energy stores form the actual energy sources for the switching movements. So during a switching pause or during a switching movement, z. B. the switch-off force accumulator when switching on, tensioned and locked. at the release then brings the relaxing spring accumulator into the switching elements the respective switch position. One also has a manually operated or motorized one Crank drive already provided a spring that accelerates the switch arm. However, this spring only comes into effect when it is switched on. With an installation switch a return spring in the form of a helical spring with a U-shaped bent was already used Ends used. This spring has the task of releasing the drive lever return the switch to its starting position, but it does not serve to reduce the To support switching movement itself. Finally there was a propulsion device with motor-driven crank mechanism, the rod of which with one on the switch shaft attached crank arm is known. The energy store is used in this drive also to a switch independent of the one acting as a tensioning device To move motor drive.

Die Erfindung zeigt einen Weg, um mit einfachen Mitteln die bestehenden Schwierigkeiten bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise als Kraftspeicher eine von der Schaltwelle durchsetzte gewundene Biegefeder, wie Schrauben- oder Spiralfeder. dient, die einen auf der Schaltwelle frei drehbar gelagerten und an der Kuppelstange angelenkten Führungshebel mit der Kurbelschwinge kuppelt, derart, daß die U-förmig abgebogenen Enden der Feder den verlängerten Gelenkbolzen des Führungshebels und einen an der Kurbelschwinge angebrachten Mitnehmerstift umgreifen. Durch diese Maßnahme wird. erreicht, daß zu Beginn der Ausschaltbewegung der Antriebsmotor zunächst lediglich die Feder zu spannen hat, so daß er, da er kein großes Gegenmoment überwinden muß, sehr weich anlaufen kann. Nach erfolgter Spannung der Feder befindet sich das Kurbelgetriebe in einer günstigen Hebelstellung. Der Motor ist somit in der Lage, ohne Erhöhung seiner Leistung die Kontaktreibung zu überwinden, wobei er noch von der sich entspannenden Feder unterstützt wird. Im weiteren Verlauf der Schaltbewegung ist die Feder wirkungslos. In gleicher Weise geht der Einschaltvorgang vor sich. Sobald die beweglichen Schaltstücke auf die festen Schaltstücke auftreffen, entsteht ein von der Größe des Kontaktdruckes abhängiges Gegenmoment. In diesem Augenblick kommt die Feder als elastisches Glied zwischen dem Antrieb und der Schaltwelle zur Wirkung. Je nach dem Grad der Reibungskräfte wird die Feder ohne Betätigung der Schaltwelle gespannt, bis ihre Wirkung im Verein mit dem Motor ausreicht, den Schalter zügig in die Endstellung zu bringen. Der Motor hat also trotz ständiger kraftschlüssiger Verbindung zwischen Antriebskurbel und Kuppelstange sein volles Antriebsmoment zum Schalten nicht mehr schlagartig in den Totpunktlagen, sondern bei weichem Anlauf aus den Endstellungen heraus erst bei wählbar günstiger Hebellage zu liefern. Er kann daher wesentlich kleiner dimensioniert werden als bei den bekannten Antriebsvorrichtungen. Weiterhin kann der Aufwand zur Steuerung der Drehrichtungsumkehr entfallen, da es ohne weiteres möglich ist, die Kurbel stets in gleichbleibender Umlaufrichtung anzutreiben.The invention shows a way of using simple means to replace the existing ones Difficulties with a drive device the one mentioned at the beginning Kind of eliminate. According to the invention this is achieved in that in per se known Way as an energy storage device a spiral spiral spring penetrated by the selector shaft, like helical or spiral spring. serves that one freely rotatable on the selector shaft mounted and linked to the coupling rod guide lever with the crank arm couples, such that the U-shaped bent ends of the spring the elongated hinge pin of the guide lever and grip around a drive pin attached to the crank arm. This measure will. achieved that at the beginning of the switch-off movement of the drive motor initially only has to tension the spring, so that he, since he does not have a large counter-torque must overcome, can start very softly. After tensioning the spring is located the crank mechanism is in a favorable lever position. The engine is thus in able to overcome contact friction without increasing its performance, whereby he is still supported by the relaxing pen. In the further course of the Switching movement, the spring is ineffective. The switch-on process works in the same way in front of you. As soon as the moving contact pieces hit the fixed contact pieces, there is a counter-torque that depends on the size of the contact pressure. In this At the moment the spring comes in as an elastic link between the drive and the selector shaft to the effect. Depending on the degree of the frictional forces, the spring becomes without actuation tensioned on the selector shaft until its effect in conjunction with the engine is sufficient Bring the switch quickly to the end position. The engine has so in spite of constant frictional connection between the drive crank and coupling rod The drive torque for shifting is no longer suddenly in the dead center position, but in the case of a soft run-up from the end positions, only when a favorable lever position can be selected to deliver. It can therefore be made much smaller than the known ones Drive devices. Furthermore, the effort involved in controlling the reversal of the direction of rotation can be increased omitted, since it is easily possible to keep the crank always the same To drive the direction of rotation.

Aufbau und Wirkungsweise der neuen Antriebsvorrichtung seien im folgenden an Hand des in Abb. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt die Abb. 1 im Seitenriß und die Abb. 2 in Vorderansicht den seitlich an den Grundrahmen eines Trenners angebauten Antrieb. Der Trenner-ist in der Ausschaltstellung dargestellt; Abb. 3 gibt eine Zwischenstellung des Kurbelgetriebes während einer Ausschaltung wieder.The structure and mode of operation of the new drive device are described below with reference to the embodiment shown in Fig. 1 to 3 of the drawing explained in more detail. It shows Fig. 1 in side elevation and Fig. 2 in front view the drive mounted on the side of the base frame of a disconnector. The separator is shown in the switch-off position; Fig. 3 shows an intermediate position of the crank mechanism again during a switch-off.

Im Grundrahmen 1 des Trenners ist die Schaltwelle 2 drehbar gelagert, die über Schaltstege 3 die nicht dargestellten beweglichen Schaltkontakte betätigt. Auf dem Grundrahmen sind die die ortsfesten Schaltstücke tragenden Stützer 4 befestigt. Seitlich des Schaltergrundrahmens ist, wie Abb. 1 zeigt, das mit dem Antriebsmotor 5 eine Baueinheit bildende Untersetzungsgetriebe 6 angeordnet. Auf der Welle 7 des Untersetzungsgetriebes sitzt die Antriebskurbel 8, die an die Kuppelstange 9 angelenkt ist. Die Kuppel-Stange 9 ist über einen Bolzen 10 mit dem Führungshebel 11 gelenkig verbunden, der frei drehbar auf der Schaltwelle 2 gelagert ist, wie Abb. 2 zeigt. Auf der Schaltwelle 2 ist ferner die Kurbelschwinge 12 befestigt. Zwischen Führungshebel 11 und Kurbelschwinge 12 ist der Kraftspeicher 13 in Form einer von der Schaltwelle 2 durchsetzten als Schraubenfeder ausgebildeten, gewundenen Biegefeder angeordnet. Die Schraubenfeder 13 stellt die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Führungshebel 11 und der Kurbelschwinge 12 her. Die Federenden 14 sind zu diesem Zweck, wie ersichtlich, U-förmig umgebogen und umgreifen den Gelenkbolzen 10 und den in die Kurbelschwinge 12 eingesetzten Mitnehmerstift 15. Der Gelenkbolzen 10 ragt in eine kreisringsektorförmige Aussparung 16 der Kurbelschwinge 12 hinein, so daß die Schwenkbewegung des Führungshebels 11 gegenüber der Kurbelschwinge 12 begrenzt wird.In the base frame 1 of the isolator, the switching shaft 2 is rotatably mounted, which actuates the movable switching contacts, not shown, via switching webs 3. The supports 4 carrying the stationary contact pieces are attached to the base frame. On the side of the switch base frame, as shown in FIG. 1, the reduction gear 6, which forms a structural unit with the drive motor 5, is arranged. The drive crank 8, which is articulated to the coupling rod 9, sits on the shaft 7 of the reduction gear. The coupling rod 9 is articulated via a bolt 10 to the guide lever 11, which is freely rotatably mounted on the shift shaft 2, as Fig. 2 shows. The crank arm 12 is also attached to the shift shaft 2. The energy store 13 is arranged between the guide lever 11 and the crank arm 12 in the form of a spiral spiral spring through which the selector shaft 2 passes and is designed as a helical spring. The helical spring 13 produces the non-positive connection between the guide lever 11 and the crank arm 12. The spring ends 14 are for this purpose, as can be seen, bent in a U-shape and encompass the hinge pin 10 and the driving pin 15 inserted into the crank arm 12. The hinge pin 10 protrudes into a circular sector-shaped recess 16 of the crank arm 12, so that the pivoting movement of the guide lever 11 with respect to the rocker arm 12 is limited.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des neuen Antriebes sei zunächst davon ausgegangen, daß der Schalter eingeschaltet ist. Es befindet sich dann die Antriebskurbel 8 in der in Abb. 3 gestrichelt eingezeichneten oberen Totpunktlage. Wird die Kurbel 8 vom Motor bei der Ausschaltbewegung im Uhrzeigersinn aus der Totpunktlage gedreht, so bleibt zunächst die Schaltwelle 2 mit den beweglichen Schaltkontakten infolge des an den Kontakten auftretenden hohen Reibungswiderstandes in Ruhe. Die Kurbel 8 spannt jedoch über die Kuppelstange 9 sowie den Gelenkbolzen 10 und den Mitnehmerstift 15 die Schraubenfeder 13. Der Motor 5 kann also zunächst praktisch ohne Gegenmoment aus der Totpunktlage heraus anlaufen. Erst wenn Kurbel 8 und Kuppelstange 9 in einem günstigen Hebelverhältnis zueinander stehen, hat der Motor das volle Antriebsmoment aufzubringen. Es hat sich gezeigt, daß es hierbei genügt, wenn der Schwenkbereich des Gelenkbolzens 10 maximal etwa 20° zu beiden Seiten des Mitnehmerstiftes 15 beträgt. Die Schraubenfeder 13 ist so bemessen, daß sie in diesem in der Abb. 3 dargestellten Schaltmoment ein Drehmoment übertragen kann, das in der Lage ist, die Kontaktreibung zu überwinden. Während bzw. am Ende der Trennung der beweglichen Schaltstücke von den festen Kontakten entspannt sich die Schraubenfeder wieder. Sodann werden die beweglichen Schaltstücke bei weitaus geringerer Antriebsleistung in die Ausschaltstellung weiterbewegt, in der die Kurbel 8 und die Kuppelstange 9 die gestreckte Totpunktlage einnehmen, wie dies in Abb: 1 ersichtlich ist. Beim Einschalten tritt die Schraubenfeder je nach Art des zugrunde liegenden Schalters in der Aus- und/oder Einschaltstellung der beweglichen Kontakte in Funktion.To explain the mode of operation of the new drive, let us begin assumed that the switch is on. There is then the Drive crank 8 in the top dead center position shown in dashed lines in Fig. 3. If the crank 8 is moved from the dead center position by the motor in the clockwise direction during the switch-off movement rotated, the switching shaft 2 remains initially with the movable switching contacts due to the high frictional resistance occurring at the contacts at rest. the However, crank 8 spans the coupling rod 9 and the hinge pin 10 and the Driving pin 15 the helical spring 13. The motor 5 can therefore initially be practical start from the dead center position without counter-torque. Only when crank 8 and coupling rod 9 are in a favorable leverage ratio to each other, the engine has the full Apply drive torque. It has been shown that it is sufficient here if the Swivel range of the hinge pin 10 a maximum of about 20 ° on both sides of the driver pin 15 is. The coil spring 13 is dimensioned so that it is in this in Fig. 3 switching torque shown can transmit a torque that is capable of to overcome contact friction. During or at the end of the separation of the movable Contact pieces from the fixed contacts relaxes the coil spring again. Then the moving contact pieces are at a much lower drive power moved further into the switch-off position, in which the crank 8 and the coupling rod 9 assume the extended dead center position, as can be seen in Fig: 1. At the Switching on occurs the coil spring depending on the type of the underlying switch in the off and / or on position of the movable contacts in function.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Drive device for electrical switches, in particular circuit breakers, with a crank driven by a motor, between the Coupling rod and a crank arm attached to the shift shaft is arranged, characterized in that in a known manner as an energy storage device a coiled spiral spring (13) penetrated by the selector shaft, such as helical or Spiral spring, is used, the one freely rotatably mounted on the selector shaft and on the coupling rod (9) articulated guide lever (11) with the crank arm (12) couples, in such a way that the U-shaped bent ends (14) of the spring extend the Hinge pin (10) of the guide lever and one attached to the crank arm Grasp the driver pin (15). 2. Drive device according to claim 1, characterized in that the hinge pin (10) in a pivoting movement of the guide lever with respect to the selector shaft limiting circular ring sector-shaped Recess (16) engages the crank arm. 3. Drive device according to claim 1, characterized in that the pivoting range of the hinge pin (10) is about 20 ° on both sides of the driver pin (15). Considered publications: German Patent Nos. 496 564, 871782, 478 924, 927 277, 591324, 581888; German interpretative document No. 1064 598.