DE1540089A1

DE1540089A1 - Device for actuating switching shafts

Info

Publication number: DE1540089A1
Application number: DE19651540089
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hilke; Gert Wachsmuth
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1965-08-19
Filing date: 1965-08-19
Publication date: 1969-08-21

Description

"Vorrichtung, zur Betätigung von Schaltwellen" Die ErfindunG bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung -von Schaltwellen aus einer verriegelten Mittelstellung in entgegengesetzte' Drehrichtungen und eigne-t sich insbesondere für-Hochspannungsschalter. Für derartige Zwecke ist bereits ein pneumatischer Antrieb ausgeführt worden, bei dem ein Kolben in der Mitte eines Zylinders durch Federn gehalten U wird und in dieser Stellung durch KlinIcen verrieGelt ist. Diese Antriebsvorrichtung ist für kurze Schaltzeiten und schnelle Schaltfolgen, wie sie bei SchnellwiedereinschaltunGen' von Hochspannungsleistungsschaltern notwendiG sind, nicht besonders geeignet, weil beispielsweise der Kolben zwar zunächst schnell in die Ausschaltstellung gelangt, jedoch nicht ebenso schnell in die Ein'schaltstellung und die darauf evtl. folgende endgültige Ausschaltstellung gebracht werden kann. Dies ist vor allem durch den bei der zweiten Ausschaltung vorliegenden doppelten Ausschaltweg und die vom vorhergehenden Schaltvorgang ci am Kolben anstehende Druckluft bedingt, welche erst durch den Kolben wieder verdrängt werden muß. Hierdurch tritt ein Zeitve:Clust auf, den man nur durch besondere konstruIktive Maßnahmen, z.B. Vergrößerung der Entlüftungsquerschnitte mnd Ventile verringern kann. Sollen mehrere unabhängig voneinander gesteuerte Schaltvorgänge kurz hintereinander ablaufen, so wirkt sich bei dieser Antriebsvorrichtung auch die durch die Federn vorgesehene RÜckführung des Kolbens in seine Mittelstellun(-, auf die schnelle Schaltbereitichaft der Vorrichtung nachteilig aus, weil der Kolben beim Erreichen der MittelstellÜng pendelt, ehe er von den Klinken beiderseits fest verriegelt wird. Abgesehen von diesen für schnelle Schaltfolgen nicht sehr vorteilhaften tigenschaften der bekannten Vorrichtung, erfordert auch der IntklinkunGsvorganG eine Gewisse öchaltzeit, die den gesamten Schaltvorgang ebenfalls verzÖgert. Darüber hinaus bringt die Anordnung von Klinken in den neitten Fällen Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Betriebssicherheit mit sich, da derartige hlinken hÖchstens mechanischen Beanseruchungen ausgesetzt sind. Daher erfordert die Ausbildung solcher Klinken besondere konstruktive Maßnahmen und ist somit vielfach recht aufwendio und teuer. Diese letztgenannten Nachteile treffen auch für diejenigen bekannten Antriebsvorrichtungen zu, bei denen für jedo Drehrichtung ein einzelner Antrieb vorgesehen ist, wobei die Antriebe gegenseitiG durch Klinken verriegelt sind."Device for actuating switching shafts" The invention relates to a device for actuating switching shafts from a locked central position in opposite directions of rotation and is particularly suitable for high-voltage switches. For such purposes, a pneumatic actuator has already been executed, in which a piston is U held in the center of a cylinder by springs and is locked in this position by KlinIcen. This drive device is not particularly suitable for short switching times and fast switching sequences, as are necessary in the case of rapid reclosing of high-voltage circuit breakers, because, for example, the piston initially moves quickly into the switched-off position, but not just as quickly into the switched-on position and then possibly the switch-on position. the following final switch-off position can be brought. This is primarily due to the double switch-off path present during the second switch-off and the compressed air present on the piston from the previous switching operation ci, which must first be displaced again by the piston. This creates a time cluster that can only be reduced by special design measures, e.g. increasing the ventilation cross-sections and valves. If several independently controlled switching operations are to take place in quick succession, the return of the piston to its central position provided by the springs also has a disadvantageous effect on the rapid switching readiness of the device because the piston oscillates when it reaches the central position before Apart from these properties of the known device, which are not very advantageous for fast switching sequences, the connection process also requires a certain switching time, which also delays the entire switching process with regard to their operational safety, since such pawls are exposed at most to mechanical stresses. Therefore, the formation of such pawls requires special constructive measures and is therefore often quite complex and expensive Disadvantages also apply to those known drive devices in which a single drive is provided for each direction of rotation, the drives being mutually locked by pawls.

Der Erfiri(lur-#.,, ließ nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die äußerst kurze Schaltzeiten der Schaltwolle ermöGlicht und insbesondere ohne die- ineistentrecht störahfälligen VerklinkunGsglieder auskommt.The Erfiri (lur - #. ,, now based the task on a device to create that enables extremely short switching times of the switching wool and in particular without the interlocking links, which are prone to failure.

Dies wird erfindunGsgemii dadurch erreicht, daL die Schaltwelle über eine Wirre mit an deren Inden angelenkten Kniehebeln mit jeweils einem Antrieb verbunden ist und daß in Mittelstellung der Schaltwelle sich beide Antriebe in sc.haltbereiter Stellung befinden und die Kniehebel in Totpunktlage oder etwas übir diese Lage hinaus in Richtung der schaltbereiten Antriebe Uestrec-kt oder geknickt sind, derart, daß die Schaltwelle in beiden Drehlrichtungen fest verriegelt-ist. Hierbei ist. es zweckmäßig, dat jeder Antrieb eine Schubstange aufweist, welche an einem der Häbe.1 des Kniehebels oder im ILtiickpunkt des Kniehebels angreift. Für die Betätigung eines-Hochspannungssehalters sind die Antriebe'in vorteilhafter Weise als zweiseitig beaufschlagbare Kolbenahtriebe ausgebildet. Durch diese Maßnahmen stehen die Antriebe in dauerndem Eingriff mit der Schaltwelle, ohne daß zunächst ein Verklinkungsglied zu betä tigen ist, wie es bisher üblich war. Die Beaufschlagung des Kolbens des einen oder des anderen Antriebs führt damit zur unmittelbaren Betätigung der Schaltwelle, wobei die Übersetzung der Kniehebel so gewählt ist, daß zu Beginn der Drehbewegung der Schaltwelle aus ihrer Mittelstellung der Kolben das größte Drehmoment an die Welle abgibt. Dies ist für ein schnelles Beschleunigen der Welle günstig. In der Ruhelage, der Mittelstellung der Schaltwelle, ist sie in den beiden Drehrichtungen selbsttätig durch die gestreckten Xniehebel, die sich geggn die in schaltbereitem Zustand befindlichen Kolben abstützen, vollkommen verriegelt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellt.According to the invention, this is achieved in that the selector shaft extends over a confusion with toggle levers articulated on their indices, each connected to a drive and that in the middle position of the selector shaft, both drives are ready to stop Position are and the toggle levers in dead center or a little beyond this position Uestrec-kt or kinked in the direction of the ready-to-switch drives, such that the selector shaft is firmly locked in both directions of rotation. Here is. it is expedient dat each drive has a push rod which is attached to one of the Häbe.1 of the toggle lever or engages in the center of the knee lever. For operating a high-voltage switch are the drives in an advantageous manner as piston drives that can be acted upon from both sides educated. As a result of these measures, the drives are permanently Engagement with the selector shaft without first having to actuate a latch member is as it has been customary up to now. The application of the piston of one or the other other drive thus leads to the immediate actuation of the selector shaft, with the translation of the toggle lever is chosen so that at the beginning of the rotary movement of the Shift shaft from its middle position of the piston the greatest torque to the shaft gives away. This is beneficial for rapid acceleration of the shaft. In the rest position, the middle position of the selector shaft, it is automatic in both directions of rotation thanks to the stretched lever, which is in a ready-to-switch state compared to the ones that are ready for switching Support the piston, completely locked. An embodiment of the invention is shown schematically in section in the drawing.

Eine mit 1 bezeichnete Schaltwelle dient zur Auf- und Absteuerung eines Blasschiebers oder eines ähnlichen Ventils für Hochspannungsleistungsschalter. Dabe i soll z.B. einem Ausschaltvorgang des Schalters eine Drehung der Schaltwelle in Pfeilrichtung nach links und einem Ein-Schaltvorgang eine solche nach rechts aus der in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Mittelstellung entsprechen. In dieser Stellung ist die Welle verriegelt.A control shaft designated 1 is used to open and close a blower slide or a similar valve for high-voltage circuit breakers. Dabe i should, for example, correspond to a switch-off operation of the switch shaft in the direction of the arrow to the left and a switch-on operation to correspond to a rotation to the right from the middle position shown in dashed lines in the drawing. In this position the shaft is locked.

Die Schaltwelle 1 ist vermittels einer kurzen Schwinge 2 über einen Ansatz 3 mit einer Wippe 4 gelenkig verbunden. Die Enden der Wippe sind jeweils an dem einen Ende eines zweiteiligen Kniehebels 5, 6 angelenkt. Das andere Ende der beiden Kniehebel ist um einen festen Drehpunkt 7 gelagert. An der gelenkigen Verbindungsstelle, dem Knickpunkt 8 der Kniehebel 5, 6 greift je ein pneumatischer Antrieb 9 so an, daß die Schaltwelle aus ihrer Mittelstellung in die als Pfeile eingezeichneten Drehrichtungen bewegbar ist. Hierzu sind die -Schubstangen 10 der Antriebakolben 11 jeweils über eine an ihrem Ende drehbar gelagerte Lasche 12 mit dem Knickpunkt 8 der Kniehebel gelenkig verbunden. Der Angriffspunkt der Antriebe kann jedoch bei einer anderen Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch außerhalb des Knickpunktes der Kniehebel an den Hebeln 5 oder 6 vorgesehen sein, je nach dem wie groß der Hub des Antriebskolbens bemessen ist. Auch kann bei einer anderen nicht dargestellten Anordnung die Lasche 12 fortfallen und dafür der Antriebszylinder 13 des Antriebs drehbar gelagert sein.The shift shaft 1 is connected in an articulated manner to a rocker 4 by means of a short rocker 2 via an attachment 3. The ends of the rocker are each hinged to one end of a two-part toggle lever 5, 6. The other end of the two toggle levers is mounted around a fixed pivot point 7. At the articulated connection point, the inflection point 8 of the toggle levers 5, 6 , a pneumatic drive 9 engages in each case so that the control shaft can be moved from its central position in the directions of rotation shown as arrows. For this purpose, the push rods 10 of the drive piston 11 are each articulated to the kink 8 of the toggle lever via a bracket 12 rotatably mounted at their end. However, with another arrangement of the device according to the invention, the point of application of the drives can also be provided outside the kink point of the toggle levers on the levers 5 or 6 , depending on how large the stroke of the drive piston is. In another arrangement, not shown, the tab 12 can also be omitted and the drive cylinder 13 of the drive can be rotatably mounted instead.

Die Kolben befinden sich in der dargestellten Mittelstellung der Schaltwelle im schaltbereiten Zustand, wobei die nicht mit der Schubstange verbundene Kolbenseite an der einen Stirnfläche eines jeden Antriebszylinders 13 anliegt. In dieser Lage der Kolben ist die Schaltwelle dadurch verriegelt, daß die Kniehebel 5, 6 gerade gestreckt sind. Dabei nehmen die Wippe,-4 und die Schwinge 2 der Schaltwelle annähernd eine waagerechte Lage ein, welche jedoch auch hiervon abweichen kann. Auch können die Kniehebel 5, 6 etwas Über die Totpunktlage hinaus gegen die schaltbereiten Kolben geknickt sein, wodurch die Verriegelungsfestigkeit der Vorrichtung verbessert wird. Um ein Lösen der Verriegelungsglieder durch ein Verschieben der Kolben bei besonders starken Erschütterungen zu vermeiden, kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, innerhalb oder außerhalb des Antriebszylinders eine diesem Vorgang entgegenwirkende Feder vorzusehen. Dabei braucht die in der Zeichnung nicht weiter dargestellte Feder nur eine geringe Federkraft aufzubringen, so daß sie auf die Betätigung des Antriebs.keinen Einfluß hat. Zwecks Druckmittelführung züm Kolben weisen.die beiden Stirnflächen der Zylinder 13 Bohrungen, 15 und 16 auf. Außerdem ist eine Gleitbuchse 14 zwecks besserer Kolbenführung vo#vgesehene Sie ist jedoch für die Funktion der Vorrichtung nicht unbedingt erforderlich. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist nun folgende: Die über die Schaltwelle 1 gesteuerten Schaltvorgänge "Ein", "Aus" des Leistungsschalters sind jeweils einem Antrieb 9 zugeordnet. Dabei spielt sich der Betätigungsvorgang in beiden Fällen analog ab. Wird angenommen, daß der Leistungsschalter bereits längere Zeit eingeschaltet ist, so befinden sich die Schaltwelle 1 und die Antriebskolben 11 in der in der Zeichnung dargestellt#en schaltbereiten Lage, in Mittelstellung. Erhält nun das zum Antrieb "Aus" gehÖrige nicht weiter gezeichnete Betätigungsventil den Aussehaltbefehl, so strÖmt Druckluft über die Bohrung 15 gegen den Kolben 11. Die Schaltwelle wird entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und schaltet beispielsweise über einen Blasschieber den Leistungsschalter aus. Während der Betätigung des Antriebs uAus" bleibt der Kolben des Antriebs "Ein" in seiner schaltbereiten Lage. Sobald nun der Antrieb "Aus" abgesteuert ist, wird sein Kolben in die schaltbei#eite Lage.zurückgeführt. Diese Rückführung erfolgt beschleunigt, indem Druckluft über die Bohrung 16 auf die mit der Schubstange 10 verbundene Kolbenseite geleitet wird. Nun kann in gleicher Weise der Antrieb "Ein" betätigt werden. Er kann jedoch auch schon betätigt werden,kurz bevor der Antrieb "Aus" wieder in seine schaltbereite Lage gelangt. Damit erlaubt diese Vorrichtung sehr kurze Zeiten fÜr die Schaltfolge eines Leistungssehalters, z.B. bei Schnellwiedereinschaltungen. Andererseits wird durch die selbsttätige Verriegelung der Vorrichtung die Gesamtausschaltüng des Leistungsschalters verringert, weil die bisher üblichen Verklinkungsglieder und damit ihre mechanischen Schaltzeiten fortfallen.In the illustrated middle position of the selector shaft, the pistons are in the ready-to-switch state, the piston side not connected to the push rod resting against one end face of each drive cylinder 13 . In this position of the piston, the switching shaft is locked in that the toggle levers 5, 6 are straight. The rocker, -4 and the rocker arm 2 of the control shaft assume an approximately horizontal position, which, however, can also deviate from this. The toggle levers 5, 6 can also be bent somewhat beyond the dead center position against the pistons that are ready for switching, as a result of which the locking strength of the device is improved. In order to avoid loosening of the locking members by moving the piston in the event of particularly strong vibrations, it can be useful in some cases to provide a spring counteracting this process inside or outside the drive cylinder. The spring, which is not further shown in the drawing, only needs to apply a low spring force so that it has no influence on the actuation of the drive. For the purpose of supplying pressure medium to the piston, the two end faces of the cylinder 13 have bores 15 and 16 . In addition, a sliding bush 14 is provided for the purpose of better piston guidance, but it is not absolutely necessary for the function of the device. The mode of operation of the device is as follows: The switching operations "On" and "Off" of the circuit breaker controlled via the switching shaft 1 are each assigned to a drive 9. The actuation process takes place analogously in both cases. If it is assumed that the circuit breaker has already been switched on for a long time, the switching shaft 1 and the drive piston 11 are in the switchable position shown in the drawing, in the middle position. Now receives the drive for "Off" MATCHING not drawn actuation valve Aussehaltbefehl the so compressed air flows via the bore 15 against the piston 11. The control shaft is rotated in the counterclockwise direction and turns off, for example, via a Blasschieber the circuit breaker. During the actuation of the drive "Off", the piston of the drive "On" remains in its ready-to-switch position. As soon as the drive "Off" is switched off, its piston is returned to the switching position. This return is accelerated by using compressed air the bore 16 is directed to the piston side connected to the push rod 10. The "on" drive can now be actuated in the same way , but it can also be actuated shortly before the "off" drive returns to its ready-to-switch position This device allows very short times for the switching sequence of a power switch, e.g. for quick reclosing.On the other hand, the automatic locking of the device reduces the total disconnection of the circuit breaker because the previously common latching elements and thus their mechanical switching times are omitted.

Die obenbeschriebene Vorrichtung kann auch in anderer Weise als vermittels eines Kolbenantriebs betätigbar sein, z.B. kÖnnen elektromagnetisch oder hydraulisch betätigte Antriebe vorgesehen sein, wobei auch die Antriebe nicht symmetrisch angeordnet sein brauchen. Eine weitere Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung kann dari-n bestehen, daß an Stelle einer Schaltwelle 1 die Wippe 4 eine eine geradlinige Bewegung ausführende Schaltstange antreibt. Diese Anordnungen sind in äer Zeichnung nicht weiter dargestellt.The device described above can also be actuated in other ways than by means of a piston drive, for example electromagnetically or hydraulically actuated drives can be provided, the drives also not needing to be arranged symmetrically. A further embodiment of the device according to the invention can consist in that, instead of a switching shaft 1, the rocker 4 drives a switching rod which executes a linear movement. These arrangements are not shown further in the drawing.

Claims

P atentans p r ü.che 1. Device for actuating switching shafts from a locked central position: ung in opposite directions of rotation, especially for high voltage relays, characterized in that the switching shaft (1), via a rocker (4) with toggle levers articulated on its parts (5,6) each having a drive, and in that in the central position of the switch shaft are both drives in switching position ready UNCT the toggle in dead center position or slightly above this position also are stretched in the direction of the switching prepare drives or kinked, so that the control shaft is firmly locked in both directions of rotation.

2. Device according to claim 1, characterized in that each drive has a push rod (10) which engages one of the levers of the toggle lever (5,6 # or at the kink of the toggle lever. Device according to spoke 1 and 2, characterized in that that each drive is designed as a piston drive (9) which can be acted upon from both sides. 4. Device according to spoke 1 and 2, characterized in that the drive is designed as an electromagnetic drive. 5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that instead of one switching shaft (1), the rocker (4) a geradlinioge movement exporting shift rod drives. 6. device according to claim 1 to 5, characterized in that the push rod of the drives (9) over a rotatably mounted at its end tab (12) with Knee levers (5,6) are articulated and that the push rod and the tab are guided through a sliding bush (14).