DE1965780B2

DE1965780B2 - Vacuum switch with one-way electromagnet drive - has coil springs of different characteristics connected in series and operating in tandem

Info

Publication number: DE1965780B2
Application number: DE1965780A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 1000 Berlin Gruenefeld
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-12-19
Filing date: 1969-12-19
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE1965780A1

Abstract

A vacuum switch with an electro-magnetic drive which operates in the closing direction of the switch only. There are two energy storing springs of different strength characteristics. A coil spring will be stretched towards the end of the closing stroke of the electro-magnetic drive. The coil springs (20, 21) are coaxial and connected in series mechanically. The degree of extension of the weaker spring (20) is limited by a spacer (26). The weaker spring is expanded towards the end of travel of the stronger spring and the tension in the stronger spring will be reduced towards the end of the weaker spring.

Description

2525th

Die Erfindung befaßt sich mit einem Vakuumschalter, der einen einsinnig in Richtung des Einschaltens arbeitenden elektromagnetischen Antrieb und einen zwei unterschiedlich stark ausgebildete Schraubenfcdem umfassenden Federkraftspeicher besitzt, dessen eine Schraubenfeder gegen Ende des Einschallhubes des elektromagnetischen Antriebes spannbar ist.The invention is concerned with a vacuum switch that unidirectional in the direction of switching on working electromagnetic drive and a spring force storage device comprising two differently designed screws, whose a helical spring can be tensioned towards the end of the sounding stroke of the electromagnetic drive.

Eine Antriebsvorrichtung Jieser Art ist durch die US-PS 32 48 497 bekannt geworden. Hierbei greift eine der Federn als Rückzugsfeder am Anker eines Elektromagneten an. Dieser Anker betätigt eine Kulisse, die auf den geradlinig bewegbaren Stößel eines Vakuumschaltgefäßes einwirkt. Die Form der Kulisse ist so gewählt, daß erst gegen Ende des Einschalthubes des Elektromagneten der bewegbare Stößel betätigt und eine weitere Feder gespannt wird. Eine zusätzliche dritte Feder ist nur im eingeschalteten Zustand des Schaltgefäßes wirksam.A drive device of this type is by the US-PS 32 48 497 became known. This is where a of the springs as a return spring on the armature of an electromagnet. This anchor operates a Setting that acts on the linearly movable plunger of a vacuum switching vessel. The shape of the backdrop is chosen so that the movable plunger is only actuated towards the end of the switch-on stroke of the electromagnet another spring is tensioned. An additional third spring is only available when the Switching vessel effective.

Die Wirkungsrichtung des Elektromagneten und die Arbeitsrichtung des Vakuumschaltgefäßes stehen bei der bekannten Anordnung senkrecht zueinander. Dies führt zu einer verhältnismäßig sperrigen und in Verbindung mit der Kulisse aufwendigen Anordnung. Ferner befinden sich die Federn an verschiedenen w Stellen der Antriebsvorrichtungen und benötigen deshalb gesonderte Widerlager.The direction of action of the electromagnet and the direction of operation of the vacuum switching vessel are included the known arrangement perpendicular to each other. This leads to a relatively bulky and in Connection with the backdrop elaborate arrangement. Furthermore, the springs are located on different w Provide the drive devices and therefore require separate abutments.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die beiden Schraubenfedern des Federkraftspeichers eine raumsparende Anordnung zu schaffen und mit gerin- τ> gen; Aufwand eine stufenförmige Federcharakteristik zu erhalten, die eine ausreichende Kraft zum Aufbrechen von Verschweißungen beim Ausschalten ergibt.The object of the invention is to provide one for the two helical springs of the spring force accumulator to create a space-saving arrangement and with low- τ> genes; Effort a stepped spring characteristic to obtain sufficient force to break open welds when switched off.

Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die Schraubenfedern gleichachsig in mechanischer Reihen- w schaltung angeordnet sind und die Spannbarkeit der schwächeren Feder durch ein Distanzstück begrenzt ist und daß die schwächere Schraubenfeder zu Anfang und die stärkere Schraubenfeder gegen Ende des Einschalthubes spannbar und beim Ausschalten zu Anfang die ·< > stärkere und gegen Ende die schwächere Schraubenfeder intspannbar ist. Durch die stufenförmige Federcharakteristik wird die zum Aufbrechen von SchweißstellenAccording to the invention, this is done in that the helical springs coaxially in mechanical series w circuit are arranged and the tension of the weaker spring is limited by a spacer and that the weaker helical spring can be tensioned at the beginning and the stronger helical spring towards the end of the switch-on stroke and, when it is switched off, at the beginning the · < > The stronger and towards the end the weaker helical spring can be tensioned. The stepped spring characteristic is used to break open welds der Schaltstücke erforderliche Kraft aufgebracht. Im weiteren Verlauf der Ausschaltbewegung wirkt dagegen nur die Kraft der schwächeren Feder, so daß auch nur ein entsprechend kleiner Stoß am Ende des Ausschaltvorganges aufgenommen werden muß. Auch beim Einschalten ist die Stufencharakteristik vorteilhaft, weil die elektromagnetischen Antriebe kurz vor dem Erreichen ihrer Einschaltstellung die größte Kraft entwickeln. Die gleicnachsige Anordnung der beiden Federn verringert nicht nur den gesamten Raumbedarf des Federkraftspeichers, sondern gestattet es auch, ihn an einer geeigneten Stelle des Antriebsmechanismus ohne Vergrößerung der Gesamtanordnung unterzubringen.the required force applied to the contact pieces. in the In contrast, only the force of the weaker spring acts on the further course of the switch-off movement, so that too only a correspondingly small shock has to be absorbed at the end of the switch-off process. Even when switching on, the step characteristic is advantageous because the electromagnetic drives just before the Develop the greatest force when they reach their on position. The equiaxed arrangement of the two Springs not only reduces the overall space requirement of the spring force accumulator, but also allows it to be accommodated in a suitable location of the drive mechanism without enlarging the overall arrangement.

Eine durch die DE-AS 12 30 884 bekannt gewordene Anordnung mit zwei gleichachsigen Federn bewirkt keine Stufenkennlinie. Die Federn sind mechanisch parallel angeordnet und gleichzeitig wirksam.An arrangement made known by DE-AS 12 30 884 with two coaxial springs causes no step curve. The springs are mechanically arranged in parallel and are effective at the same time.

Wie sich gezeigt hat, kann der Federkraftspeicher vorteilhaft über einen am Umfang einer Rolle abgestützten Hebe! verkünkt werden. Durch die Rolle erhält man einen geringen Reibungswiderstand, der dem Auslösen der Klinke entgegenwirkt. Zum Halten der Klinke genügt dabei die Kraft, die entsteht, wenn der Hebel geringfügig über eine durch den Berührungspunkt zwischen Hebel und Rolle und den Hebeldrehpunkt gegebene Tovpunktlinie hinaus ausgelenkt ist.As has been shown, the spring force store can advantageously via a lift supported on the circumference of a roller! be proclaimed. Through the role a low frictional resistance is obtained, which counteracts the release of the pawl. To hold the pawl suffices the force that arises when the lever is deflected slightly beyond a tov point line given by the point of contact between lever and roller and the lever pivot point.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es handelt sich dabei um einen mehrpoligen Vakuumschalter für Mittelspannung, d. h. für 10 bis 30 kV, der in verschiedenen Schnitten gezeichnet ist.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing. It's about one multipole vacuum switch for medium voltage, d. H. for 10 to 30 kV, in different sections is drawn.

In F i g. 1 ist mit 1 das Vakuumschaltgerät bezeichnet, das mit zwei Stützisolatoren 2 und 3 an einem geerdeten metallischen Antriebsgehäuse 4 befestigt ist. Das bewegliche Schaltstück 5 des Vakuumschalters wird über einen Isolierstoffstößel 6 angetrieben, der über eine Blattfeder 7 mit einnm in Längsrichtung der Blattfeder verlaufenden Schwinghebel 8 gekoppelt ist. Der Schwinghebel 8 sitzt auf einer Antriebswelle 9, die für die beispielsweise drei Pole eines Drehstromschalters gemeinsam ist. An der Antriebswelle 9 greift über eine Kurbel 10 eine Stange 11 an, die an ihrem der Kurbel 10 abgekehrten Ende den beweglichen Anker 12 eines Elektromagneten 13 trägt. Der Elektromagnet 13 dient zum Einschalten des Schalters.In Fig. 1, 1 denotes the vacuum switching device, which is grounded with two post insulators 2 and 3 on one metallic drive housing 4 is attached. The movable contact 5 of the vacuum switch is Driven by an insulating plunger 6, which via a leaf spring 7 with einnm in the longitudinal direction of the Leaf spring extending rocker arm 8 is coupled. The rocker arm 8 sits on a drive shaft 9 which for which, for example, three poles of a three-phase switch are common. The drive shaft 9 overlaps a crank 10 to a rod 11, which at its end facing away from the crank 10, the movable armature 12 an electromagnet 13 carries. The electromagnet 13 is used to turn on the switch.

Die Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Inneren des Antriebsgehäuses 4 in Richtung des Pfeiles A. Daraus erkennt man die Antriebswelle 9, die mit Nadellagern 15 im Gehäuse 1 gelagert ist, sowie die zweiteilig ausgebildete Stange Il mit dem Magnetanker 12 angreift. An der einen Kurbel I0;j ist ein Bolzen 18 befestigt, der den Federkraftspeicher 19 mit der Antriebswelle 9 verbindet. Der Bolzen 18 verläuft durch die Mitte von zwei gleichachsig angeordneten Schraubenfedern 20 und 21, die mit ihren einander zugekehrten Enden an einem gemeinsamen Fedcrteller 22 abgestützt sind. Das der Kurbel 10a abgekehrte Ende der Feder 21 liegt an einem weiteren Federteller 23 an, der am Bolzen 18 mit einer Mutter 24 befestigt ist. Das der Kurbel 10a zugekehrte Ende der anderen Feder 20 stützt sich gegen einen im Antriebsgehäuse 1 feststehend angebrachten Federteller 23 ab.2 shows a view of the interior of the drive housing 4 in the direction of arrow A. This shows the drive shaft 9, which is supported by needle bearings 15 in the housing 1, and the two-part rod II engages the magnet armature 12. A bolt 18, which connects the spring force accumulator 19 to the drive shaft 9, is fastened to the one crank 10; j. The bolt 18 runs through the middle of two coaxially arranged helical springs 20 and 21 which are supported with their ends facing one another on a common spring plate 22. The end of the spring 21 facing away from the crank 10a rests on a further spring plate 23 which is fastened to the bolt 18 with a nut 24. The end of the other spring 20 facing the crank 10a is supported against a spring plate 23 fixedly attached in the drive housing 1.

Die Federn 20 und 21 sind verschieden stark ausgebildet, beim Ausführungsbeispiel wird dies wegen der sonst gleichen Abmessungen durch einen unterschiedlich starken Federdraht erreicht, der mit gleichemThe springs 20 and 21 are designed with different strengths, this is because of the exemplary embodiment the otherwise the same dimensions achieved by a spring wire of different strengths, the one with the same

Windungsdurchmesser gewickelt ist. Die Feder 20 ist die schwächere Feder, Ihre Spannbarkeit ist durch ein als Distanzstück wirkendes Rohr 26 begrenzt, das auf dem Bolzen 18 sitzt Daraus ergibt sich folgende Wirkungsweise: sWinding diameter is wound. The spring 20 is the weaker spring, its tension is by a than Spacer acting tube 26 is limited, which sits on the bolt 18 This results in the following mode of action: s

Wenn der magnetische Antrieb 13 zum Einschalten erregt wird, bewegt sich der Anker 12 mit der Stange 11 in F i g. 1 nach oben. Die Antriebswelle 9 führt eine Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinn aus. Die Kurbel 10a spannt über den Bolzen 18 zunächst die Feder 20, bis das Distanzstück 26 eine weitere Bewegung des Federtellers 22 hemmt Dann wird die stärkere Feder 21 gespannt wobei ein Bolzen 36, der mit dem Rohr 26 verbunden ist in einem Langloch 37 des Bolzens 18 gleitet Bolzen 36 und Langloch 37 bestimmen die Vorspannung der Feder 21, für deren Spannen eine große Kraft zur Verfugung steht weil der Luftspalt im Magneten 13 inzwischen sehr klein geworden istWhen the magnetic drive 13 is excited to switch on, the armature 12 moves with the rod 11 in Fig. 1 up. The drive shaft 9 leads a Counterclockwise movement. The crank 10a initially tensions the spring 20 through the bolt 18 to the spacer 26 inhibits further movement of the spring plate 22. Then the stronger spring 21 becomes tensioned with a bolt 36, which is connected to the tube 26, in an elongated hole 37 of the bolt 18 Slides Bolt 36 and elongated hole 37 determine the preload of the spring 21, for their tensioning great force is available because the air gap in the magnet 13 has become very small in the meantime

In der Einschaltstellung wird der Federkraftspeicher 19 verklinkt Zu diesem Zweck ist an der Antriebswelle 9 eine in F i g. 3 sichtbare Kurbel 28 befestigt, die an ihrem freien Ende eine Rolle 29 trägt Die Rolle 29- stützt sich auf einen einarmigen Hebel 30, der bei 31 gelenkig gelagert und von einer Feder entgegen dem Uhrzeigersinn vorgespannt ist Das freie Ende des Hebels 30 schiebt sich unter die Rolle 29, wenn der Schalter seine Einschaltlage erreicht hat Damit ist die Schalterwelle 9 entgegen der Wirkung des Federkraftspeichers verklinkt Die Endlage des Hebels 30 ist mit einer Schraube 32 so eingestellt, daß der Hebel 30 die Totpunktlage geringfügig überschritten hat Der in der Einschaltstellung notwendige Kontaktdruck wird von der Blattfeder 7 aufgebracht, die gespannt wird, wenn sich der Schwinghebel 8 weiter bewegt, nachdem die Schaltstükke beim Einschalten aneinandergestoßen sind.In the switched-on position, the spring force storage device 19 is latched. For this purpose, a device shown in FIG. 3 visible crank 28, which carries a roller 29 at its free end. The roller 29 rests on a one-armed lever 30, which is articulated at 31 and is biased counterclockwise by a spring. The free end of the lever 30 is pushed under the roller 29 when the switch has reached its switched-on position so that the switch shaft 9 is latched against the action of the spring force accumulator The end position of the lever 30 is set with a screw 32 so that the lever 30 has slightly exceeded the dead center position is applied by the leaf spring 7, which is tensioned when the rocker arm 8 continues to move after the switching pieces have hit each other when switching on.

Zum Ausschalten wird die Klinke 30 im Uhrzeigersinn bewegt Dies kann z. B. mit einem magnetischen Auslöser 34 durch Fernbetätigung erfolgen. Die Auslösekraft ist klein, weil die Rolle 29 der Auslösebewegung nur einen geringen Reibungswiderstand entgegensetzt Nach der Freigabe des Hebels 28 wird zunächst die starke Feder 21 des Federkraftspeichers 19 wirksam. Sie bewegt den Schwinghebel 8 in Ausschaltrichtung. Die dabei zur Verfügung stehende Kraft ist so groß, daß eventuell vorhandene Schweißverbindungen zwischen den Schaltstücken mit Sicherheit aufgebrochen werden. Der Hub der Feder 21 ^:<U jedoch begrenzt. Hierfür ist die Distanz zwischen der Mutter 24 und der dieser zugekehrten Stirnfläche des Ronres 26 maßgebend. Danach wirkt nur noch die schwächere Feder 20. Sie bringt das von der Feder 21 beschleunigte bewegliche Schaltstück 6 mit verhältnismäßig geringer Kraft in die Endlage der Ausschaltbewegung.To switch off the pawl 30 is moved clockwise. B. be done with a magnetic trigger 34 by remote control. The triggering force is small because the roller 29 opposes the triggering movement only with a slight frictional resistance. After the release of the lever 28, the strong spring 21 of the spring force accumulator 19 first becomes effective. It moves the rocker arm 8 in the disconnection direction. The force available here is so great that any welded connections that may be present between the contact pieces will be broken with certainty. The stroke of the spring 21 ^{: <} U is limited. For this, the distance between the nut 24 and the end face of the Ronres 26 facing it is decisive. Thereafter, only the weaker spring 20 acts. It brings the movable contact element 6, accelerated by the spring 21, into the end position of the disconnection movement with relatively little force.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vakuumschalter mit einem einsinnig in Richtung des Einschaltens arbeitenden elektromagnetischen Antrieb und einem zwei unterschiedlich stark ausgebildete Schraubenfedern umfassenden Federkraftspeicher, dessen eine Schraubenfeder gegen Ende des Einschalthubes des elektromagnetischen Antriebes spannbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (20, 21) gleichachsig in mechanischer Reihenschaltung angeordnet sind und die Spannbarkeit der schwächeren Feder (20) durch ein Distanzstück (26) begrenzt ist und daß die schwächere Schraubenfeder (20) zu Anfang und die stärkere Schraubenfeder (21) gegen is Ende des Einschalthubes spannbar und beim Ausschalten zu Anfang die stärkere und gegen Ende die schwächere Schraubenfeder entspannbar ist1. Vacuum switch with a one-way direction of switching on working electromagnetic drive and one of two different strengths trained coil springs comprehensive spring force storage, one coil spring against The end of the switch-on stroke of the electromagnetic drive can be tensioned. characterized in that the helical springs (20, 21) are arranged coaxially in a mechanical series connection and the tension of the weaker spring (20) is limited by a spacer (26) and that the weaker helical spring (20) at the beginning and the stronger helical spring (21) against is Can be tensioned at the end of the switch-on stroke and when switching off the stronger one at the beginning and towards the end the weaker coil spring can be relaxed

2. Vakuumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkraftspeicher (19) über einen am Umfang einer Roüe (29) abgestützten Hebel (30) verklinkt ist2. Vacuum switch according to claim 1, characterized in that the spring force accumulator (19) via one supported on the circumference of a Roüe (29) Lever (30) is latched