DE1515590A1 - Federschaltwerk fuer elektrische Schalter - Google Patents

Federschaltwerk fuer elektrische Schalter

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DE1515590A1
DE1515590A1 DE19651515590 DE1515590A DE1515590A1 DE 1515590 A1 DE1515590 A1 DE 1515590A1 DE 19651515590 DE19651515590 DE 19651515590 DE 1515590 A DE1515590 A DE 1515590A DE 1515590 A1 DE1515590 A1 DE 1515590A1
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Germany
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switch
switching
spring
clamping
disk
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Application number
DE19651515590
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English (en)
Inventor
Meller Dr Ingo
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Concordia Sprecher Schaltgeraete GmbH
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Concordia Sprecher Schaltgeraete GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3042Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor using a torsion spring

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

  • Federschaltwerk für elektrische Schalter Die Erfindung bezieht sich auf ein Federschaltwerk zum schnellen Ein- und Ausschalten von elektrischen Schaltern, deren Schaltbewegung durch eine sich beim Ein- und beim Ausschalten in entgegengesetztem Sinn drehende Welle bewirkt wird, mit einer zwischen einem Antriebsteil und Schaltteilen auf der Schaltwelle angeordneten räumlich gewundenen Biegefeder, die beim Bewegen des Antriebsteiles solange gespannt wird, bis das von einer Klinkeneinrichtung festgehaltene Schaltteil durch das Antriebsteil entklinkt wird.
  • Solche Schnellschalteinrichtun-en sind bekannt. Sie dienen dem Zweck, unabhängig von der Bewegung durch den Bedienenden eine hohe Schaltgeschwindigkeit sowohl für das Ein- als auch für das Ausschalten zu erzielen. Im allgemeinen kommen konzentrisch um eine Achse angeordnete Schraubenfedern zur Anwendung, wobei ein Ende an dem Mitnehmer des Antriebs- und ein Ende am Mitnehmer des Schalterteiles liegt. Das Antriebsteil wird z. B. von einer die Federn umschliessenden Hülse gebildet, während das Schaltteil als ein mit der Schaltwelle verbundener, verkleinerter Flanschteil ausgebildet ist. Derartige Schnellschaltvorriehtun@en haben sich zum schnellen Ein- und Ausschalten von elektrischen Schaltern, insbesondere Lasttrennschaltern,bewährt. Die Feder muss für jeden Schaltvorgang in Ein- und Aus-Richtung getrennt ,gespannt werden. Bei diesen Antrieben ist ein Ausschalten mittels Freiauslösung unmöglich, da der Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang fehlt. Eine andere bekannte Antriebsvorrichtung verwendet zwei getrennt angeordnete Federn, von denen die eine als Einschaltfeder konzentrisch auf der Schalterwelle, die andere aber zwischen dieser und dem Schalterrahmen als Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang angeordnet sLnd. Diese Ausführung ist rauen- und materialaufwendig. Besonders nachteilig ist, dass die Einschaltfeder derart bemessen sein muss, dass sie wäh- rend des Einschaltvorganges die Ausschaltfeder mitspannt. Alle Schaltteile müssen entsprechend robust ausgelegt werden. Zudem verlangt diese Ausführung einen erheblichen Kraftaufwand. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein als geschlossenes Bauelement auf die Schaltwelle aufschiebbares Federschaltwerk zum schnellen Ein- und Ausschalten, letzteres auch mittels Freiauslösung, von elektrischen Schaltern zu schaffen, bei dem eine einzige gewundene Biegefeder zur Vermeidung der angeführten Nachteile zuerst als Kraftspeicher zum Ausschalten vorgespannt und dann zum Einschalten weitergespannt wird. Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass an einer Spannhülse als Antriebsteil und an zwei sie abschliessenden Spannscheiben, in die die Enden der Biegefeder eingehängt sind, Mittel, an den Schaltscheiben Nocken bzw. eine Aussparung und am Schalterrahmen eine Einschaltklinke und ein Hebelsystem vorgesehen sind, derart, dass die Spannhülse in einer ersten Drehbewegung die eine Spannscheibe bei zurückgehaltener zweiter Spannscheibe mitnimmt und die Biegefeder als Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang vorspannt und in einer zweiten gegensinnigen Drehbewegung bei verklinkter erster Spannscheibe durch Mitnahme der zweiten Spannscheibe über Mittel die Biegefeder zum Einschalten gleichsinnig weiterspannt, so dass durch Abheben der Einschaltklinke der Schalter eingeschaltet und danach durch Zurückdrehen der Spannhülse oder mittels Freiauslösung die Ausschaltsperre aufgehoben wird. In zweckmässiger Ausgestaltung ist die Spannhülse auf der dem Schalter zugekehrten Seite mit einem Anschlag zur Mitnahme der Spannscheibe über ihren Mitnehmer und einem Anschlag zum Abheben der Einschaltklinke am Ende des Spannvorganges, am anderen Ende mit einer Klinke, die mit dem Mitnehmer der zweiten Spannscheibe zusammenwirkt, versehen. Fernerliegen an die drehbar gelagerten Spannscheiben fest auf der Schaltwelle angeordnete Schaltscheiben an, von denen die erste einen Nocken für die,Ausschaltsperre und einen Nokken für die Einschaltsperre, die zweite eine Aussparung und einen Abhebestift hat. Schliesslich ist an der dem Schalter zugekehrten Spannscheibe eine Ausschaltsperrklinke angeordnet, die mit der Schaltscheibe zusammenwirkt und von Hand durch ein Zurückdrehen der Spannhülse oder bei einem Auslösebefehl z.B. durch einen Auslösemagneten oder eine angesprochene Sicherung von einem Hebelsystem entklinkt wird. Diese Antriebsvorrichtung bietet-ein vorteilhaftes Federschaltwerk raumsparender, geschlossener Bauweise unter Verwendung einer einzigen gewundenen Biegefeder, die für beide Schaltvorgänge in zwei Stufen in gleichem Sinne gespannt wird. Der erzielte geringere Kräfteaufwand erlaubt, die Schaltteile materialsparender auszuführen. In der ersten Stufe wird die Biegefeder als Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang vorgespannt, so dass eine Ausschaltung über eine Freiauslösung möglich ist, die ausserdem die Betriebssicherheit erhöht, da bei Fortdauer des Auslöse-Befehls kein neuer Einschaltvorgang stattfinden kann. Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber die einzelnen Teile räumlich getrennt dargestellt sind. Für übereinstimmende Teile werden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet Es zeigen: Fig. 1 - Stellung A - Schalter "Aus", Antrieb "Ein", Feder ganz entspannt Fig. 2 - Stellung D - Schalter "Ein", Antrieb "Ein," Feder teilentspannt (Einschaltfeder) Fig. 3 - Diagramm des Spannvorganges der Feder Auf die Schalterwelle 1 wird das Federschaltwerk alg-geschlossenes Bauelement aufgeschoben. Konzentrisch zur Schalterwelle 1 ist eine räumlich .gewundene Biegefeder 2 als Kraftspeicher, in der das Gehäuse des Federschaltwerkes bildenden Spannhülse 3 angeordnet, die mit einem Betätigungshebel 4 versehen ist. Die Spannhülse 3 wird an den beiden Enden durch als Spannscheiben 5 und 6 dienende, aui der Schalterwelle 1 drehbar gelagerte Federteller abgeschlossen, in die die beiden Enden der Biegefeder 2 ein-. gehängt sind. Die Spannhülse 3 hat auf der dem Schalter zugekehrten Seite einen Mitnehmeranschlag `) und einen Abhebeanschlag 8, am entgegengesetzten Ende dagegen eine radial schwenkbare, unter Federwirkung stehende Mitnehmerklinke 9 mit einem sie abhebenden Auflaufansatz 1o, die mit einer axial wirkenden Blattfeder 11 zusammenwirkt. Die Spannscheibe 5 -ist mit einem Mitnehmer 12 und einer durch Federwirkung einschwenkbaren Ausschaltsperrklinke 13 versehen. An der Aussenseite der Spannscheibe 5 anliegend ist eine Schaltscheibe 15 fest auf der Schalterwelle 1 angeordnet, mit deren Nocken 16 und 17 die Ausschaltsperrklinke 13 und eine am Schalterrahmen schwenkbar angeordnete und unter Federwirkung stehende Einschaltsperrklinke 14 zusammenwirken. Am angedeuteten Schalterrahmen ist ein Schaltschloss angeordnet, dessen Auslösehebel 18 als unter Federwirkung einschwenkender Doppelhebel über den ebenfalls unter Federwirkung stehenden Winkelhebel 19 auf die Ausschaltsperrklinke 13 wirkt. Die Spannscheibe 6 auf der dem Schalter abgekehrten Seite hat einen Mitnehmer 2o, der in einer ringsegmentförmigen Aussparung 21 der an der Spannscheibe h anliegenden, fest auf der Schalterwelle 1 angeordneten Schaltscheibe 22 gleitet. Die Schaltscheibe 22 hat noch einen Abhebestift 23, der mit der Klinke 9 zusammenwirkt und sie durch Auflaufen des Ansatzes 1o hebt. Die Wirkungsweise des Federschaltwerkes besteht darin, dass die Biegefeder 2 zuerst als Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang vorgespannt und in demselben Sinn für den Einschaltvorgang weitergespannt wird, wie in dem Diagramm M=f ( f ) in Fig. 3 dargestellt. Der Verlauf der Spannmomente M als Funktion der Federspannwinkel @ ist ein linearer. In A wird die Vorspannung der Biegefeder als Kraftspeicher für das Ausschalten und in B die noch zusätzliche Weiterspannung für das Einschalten erreicht.
  • In einem Zyklus durchläuft die Antriebsvorrichtung mehrere Zwischenstellungen. Änhand derselben wird die Wirkungsweise näher erläutert.
  • S t e 1 1 u n g A - als Ausgangsstellung gekennzeichnet durch die Aus-Stellunz; des Schalters, die Ein-Stellun-- des Antriebes, wie immer bei Freiauslösung, und die Feder ganz entspannt. In dieser Stellung greift die Sperrklinke 14 hinter dem Nocken 17 der Schaltscheibe 15 und hält während des folgenden Spannvorganges die Schaltwelle 1 bzw. den Schalter in der Aus-Stellung. Am anderen Ende des Antriebes liegt der Mitnehmer 2o der Spannscheibe 6 wie gezeigt am Ende der Ausspareng 21 der Schaltscheibe 22 an und wird so beim Spannen der Feder zurückgehalten.
  • S t e 1 1 u n g B - Schalter in Aus-Stellung, Antrieb in Aus-Stellung und die Feder teilweise gespannt, d.h. vorgespannt für den Ausschaltvorgang. Um aus der Stellung A in diejenige B zu gelangen, wird der Spannhülse 3 mittels Betätigungshebel 4 eine Rechtsdrehung in Richtung des Pfeiles-I vermittelt, bis der Hebel 4 die strichpunktierte Stellung B erreicht. Die Spannhülse 3 nimmt dabei mittels ihres Anschlages `J den Mitnehmer 12 und damit die Spannhülse 5 in einer Rechtsdrehung mit, bis die Ausschaltsperrklinke 13 hinter den Nocken 16 der Schaltscheibe 15 greift und die Ausschaltsperre bildet. Die Biegefeder 2 wird während dieses Spannvorganges bis in die Stellung B als nraftspeicher vorgespannt, da ihr linkes, in die Spannscheibe 5 eingehängtes Ende mitgenommen wird, während ihr rechtes, in die Spannscheibe 6 eingehängtes Ende durch das Anliegen des Mitnehmers 2o am Ende der Aussparung 2.1 der Schaltscheibe 22 zurückgehalten wird.
  • Am Ende dieser Drehbewegung der Spannhülse 3 greift ihre Klinke 9 hinter den Zapfen des Mitnehmers 2o. Tn dieser Stellung B ist die Biegefeder 2 für den Ausschaltvorgang vorgespannt und gesperrt.
  • S t e 1 1 u n g C - (kurz vor der Stellung D in Fig. 2) -Schalter in der Aus-Stellung, Antrieb kurz vor der Ein-Stellung und Feder ganz gespannt. Zum Weiterspannen der Biegefeder 2 für den Einschaltvorgang wird der Spannhülse 3 eine Linksdrehung durch die Bewegung des Betätigungshebels 4 in Richtung des Pfeiles :CI vermittelt. Die Spannscheibe 5 und damit das linke Ende der Feder 2 werden durch die Sperre, Klinke 13 und Nocken 16, zurückgehalten: Die Spannscheibe 6 und mit ihr das rechte erde der Feder 2 werden in der Linksdrehung der Spannhülse 3 mitgenommen, da die Klinke 9 hinter den Mitnehmer 2o greift, der in der Aussparung 21 der Schaltscheibe 22 naäh links gleitet. Die Biegefeder 2 wird der-art für den Einschaltvorgang weitergespannt ur.d erreicht in der Stellung C kurz vor derjenigen D die volle Spannung. S t e 1 1 u n g D - Einschaltstellung Fig. 2: der Schalter in der Ein-Stellung, der Antrieb in der Ein-Stellung und die Feder teilweise entspannt. Für das Einschalten des Schalters genügt es, den Betätigungshebel 4 bzw. die Spannhülse 3 in einer Linksdrehung von einigen Graden aus der vollen SpLnnstellung C in die üinschalt-Stellung D zu bringen. Der Anschlag ö der Spannhülse 3 hebt dabei.. die Klinke 14 vom Nocken 1'7 ab und hebt die Einschaltaperr@=: auf, so dass die Schaltscheibe 15 unter Wirkung der Biegef@der 2 von der Spannscheibe 5 über die Sperre 13, 16 in einer :M@,:@ydrehung und mit ihr die Schalterwelle 1 mitgenommenr..3:.. Der Schalter wird in die Einschaltstellung gebracht. Die Klinke 13 läuft dabei auf den Schenkel des Winkelhebels 19 des Schaltschlosses auf, so dass sich die Biegefeder 2 nach dem Einschaltvorgang nicht weiter entspannen kann, sondern. als Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang vorgespannt bleibt. Die Schaltscheibe 22 hat dabei ebenfalls eine Linksdrehung ausgeführt und der Mitnehmer 2o liegt wieder am rechten Ende der Aussparung 21 an. Der Abhebestift 23 hat die Klinke 9 über den Auflaufansatz 1o abgehoben. Die Klinke 9 wird durch die Blattfeder 11 in dieser ausgeschwenkten Stellung gehalten, damit beim Ausschalten die Spannhülse 3 nicht mitgenommen wird. Nach dem Einschalten ist das Federschaltwerk für den Ausschaltvorgang bereit: D a s A u s s c h a 1 t e n von Hand. Das Ausschalten von Hand erfolgt durch ein Zurückdrehen des Betätigungshebels 4 bzw. der Spannhülse 3 um einige Grade aus der Ein-Stellung D im Uhrzeigersinn. Der Anschlag 7 der Spannhülse nimmt über den Mitnehmer 12 dabei die-Klinke 13@mit, die vom Nocken 16 und auf dem kurvenförmig gebogenen Schenkel des Winkelhebels 19 abgleitet und ausschwenkt, so dass die Ausschaltsperre 13, 16 aufgehoben wird. Der Mitnehmer 2o der unter Wirkung der Biegefeder 2 stehenden Spannscheibe 6 nimmt die Schaltscheibe 22 in einer Rechtsdrehung mit, so dass der Schalter durch die Rechtsdrehung der Schaltwelle 1 ausgeschaltet wird. Das Federschaltwerk kehrt in die in Fig. i dargestellte Ausgangsstellung zurück. D a s Aus s c,h a 1 t e n durch Freiauslösung. Wirkt eine Kraft als von einem Auslösemagneten oder dem Schlagstift einer angesprochenen Sicherung gegebener Auslösebefehl auf den rechten Arm des Auslösehebels 18, so wird durch seine Rechtsdrehung der unter Federwirkung stehende Winkelhebel 19 für eine Drehbewegung freigegeben, in der sich der kurvenförmig gebogene Schenkel des Hebels 19 von der Klinke 13 abhebt. Die Ausschaltsperre 13, 16 wird aufgehoben und der Ausschaltvorgang findet wie vorbeschrieben statt.

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Federschaltwerk zum schnellen Ein- und Ausschalten von elektrischen Schaltern, deren Schaltbewegung durch eine sich beim Ein- und Ausschalten in entgegengesetztem Sinn drehende Welle bewirkt wird, mit einer zwischen einem Antriebsteil und Schaltteilen auf der Schaltwelle angeordneten räumlich gewundenen Biegefeder, die beim Bewegen des Antriebsteiles solange gespannt wird, bis das von einer Klinkeneinrichtung festgehaltene Schaltteil durch das Antriebsteil zum Ein- oder Ausschalten entklinkt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an einer Spannhülse (3) als Antriebsteil und an zwei sie abschliessende Spannscheiben (5 und b), in die die Enden der Biegefeder (2) eingehängt sind, Mittel (7, 8, 9 bzw. 12, 13, 2o), an den Schaltscheiben (15, 22), Hocken (16, 17) bzw. eine Aus- sparung (21) und am Schalterrahmen eine Einschaltklinke (14) und ein Hebelsystem (18, 19) vorgesehen sind, derart, dass die Spannhülse (3) in einer ersten Drehbewegung die eine Spannscheibe (5) bei zurückgehaltener zweiter Spannscheibe (6) mitnimmt und die Biegefeder (2) als Kraftspeicher für den Ausschaltvorgang vorspannt und in einer zweiten gegensinnigen Drehbewegung bei verklinKter erster Spannscheibe (5) durch ITitnahme der zweiten Spannscheibe (6) über Mittel (9, 2o) die Biegefeder zum Einschalten gleichsinnig weiterspannt, so dass durch Abheben der Einschaltklinke (14) der Schalter eingeschaltet und in dieser Stething durch Zurückdrehen der Spannhülse oder mittels Freiauslösang (18, 19) die Ausscualtsperre (13, 16) aufgehoben werden kann.
  2. 2. Federschaltwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Spannhülse (3) auf der dem Schalter zuge,&ehrten Seite mit einem Anschlag (7) zur Mitnahme der Spannscheibe (5) über ihren Mitnehmer (12) und einen Anschlag (8) zum Abheben der Einschaltklinke (14) am Ende des Spannvorganges, am anderen Ende mit einer Klinke (9), die mit dem Mitnehmer (2o) der zweiten Spannscheibe (6) zusammenwirkt, versehen ist.
  3. 3. Federschaltwerk nach Anspruch 1 und 2, d a@d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , dass an die drehbar gelagerten Spannscheibe (5 und 6) fest auf der Schaltwelle (1) angeordnete Schaltscheiben (15 und 22) anliegen, von denen die erste einen Nöcken (16) für die Ausschaltsperre und einen Nocken (17) für die Einschaltsperre, die zweite eine Ausaparunö (21) und einen Abhebestift (23) für die Klinke hat.
  4. 4. Federschaltwerk nach Anspruch,1 bis 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , dass an der dem Schalter zugekehr- ten Spannscheibe (5) eine Ausschaltsperrklinke (13) angeordnet ist, die mit der Schaltscheibe (15) zusammenwirkt und von Hand durch ein Zurückdrehen der Spannhülse (3) oder bei einem Auslüsebefehl z.B. durch einen Auslösemagneten oder eine angesprochene Sicherung von einem Hebelsystem (18, 19) entklinkt wird.
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