DE19904174A1 - Federspeicher-Schnappantrieb für ein elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Abstract

Es wird ein Federspeicher-Schnappantrieb für ein elektrisches Schaltgerät vorgeschlagen, welcher folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A f) der Federspeicher (7) ist über sein erstes Ende mit einem Gelenk (20) und über sein zweites Ende mit einem längsbeweglichen Schlitten (8) verbunden, DOLLAR A g) der Schlitten (8) ist mittels eines Antriebes (13, 14, 15) zwischen zwei Endstellungen (11, 12) bewegbar, DOLLAR A h) über den beiden Endstellungen (11, 12) ist eine zur Betätigung der Schaltkontakte des Schaltgerätes dienende Drehwelle (1) angeordnet, DOLLAR A i) beidseitig der Drehwelle (1) ist ein Hebel (2) befestigt, dessen erstes Ende zwischen zwei Endanschlägen (3, 4) bewegbar und dessen zweites Ende mit dem Gelenk (20) verbunden ist, DOLLAR A j) nahe jeder Endstellung (11, 12) ist ein Hebel (16, 17) mit Drehachse (18, 19) angeordnet, dessen erstes Ende vom Schlitten (8) beaufschlagbar ist und dessen zweites Ende auf die Konfiguration Hebel (2)/Gelenk (20)/Federspeicher (7)/Schlitten (8) einwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Federspeicher-Schnappantrieb für ein elektri­ sches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Lasttrennschaltern für Hochspannungsschaltanlagen verwendet werden.

Elektrische Schaltanlagen zur Energieverteilung bestehen aus einer anwendungs­ spezifischen Kombination verschiedener Schaltgeräte, darunter auch Lasttrenn­ schalter. Der Lasttrennschalter dient zum Ein- und Ausschalten des Nennstromes der Schaltanlage. Darüber hinaus muß Einschalten auf Kurzschluß beherrscht wer­ den.

Dazu ist ein Antrieb erforderlich, der genügend Energie für eine sichere Betätigung der Schaltkontakte im Kurzschlußfall zur Verfügung stellt und beim Ausschalten des Nennstromes eine ausreichende Kontaktgeschwindigkeit erzeugt, um die dielektri­ schen Beanspruchungen aufgrund der wiederkehrenden Spannung zu beherrschen.

Bei allgemein bekannten Antrieben für elektrische Schaltgeräte wird die Energie für die Schalthandlungen in Federspeicheranordnungen bereitgestellt. Dazu werden vielfach mindestens zwei Federspeicher benötigt, wovon der erste Federspeicher durch einen Motor gespannt wird und die Energie für die Einschaltung und das Spannen des zweiten Federspeichers bereitstellt. Der zweite Federspeicher dient zum Ausschalten des Schaltgerätes. Zur Steuerung und Auslösung der Schalthand­ lungen sind meist aufwendige mechanische Verriegelungen, Klinken und Hebel er­ forderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federspeicher-Schnappantrieb für ein elektrisches Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, der einfach aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs­ gemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Fe­ derspeicher-Schnappantrieb für ein elektrisches Schaltgerät nur einen einzigen Fe­ derspeicher benötigt, welcher sowohl die Energie für die Einschalthandlung als auch die Energie für die Ausschalthandlung zur Verfügung stellt. Die für die Schalthand­ lung erforderliche Energie wird unmittelbar vor der Schalthandlung im Federspeicher geladen und sofort wieder abgegeben. Es sind weder aufwendige mechanische Ver­ klinkungen noch zusätzliche elektrische Auslöseeinrichtungen erforderlich. Der Fe­ derspeicher-Schnappantrieb kann mit niedriger Bauhöhe und in sehr kompakter Bauweise ausgeführt sein. Dabei ist sowohl ein motorischer als auch ein manueller Antrieb zur Durchführung der Schalthandlungen möglich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Federspeicher-Schnappantrieb in der Schaltstellung "AUS",

Fig. 2 einen Federspeicher-Schnappantrieb in der Schaltstellung "AUS" kurz vor dem Umschaltvorgang,

Fig. 3 einen Federspeicher-Schnappantrieb in der Schaltstellung "EIN".

In Fig. 1 ist ein Federspeicher-Schnappantrieb in der Schaltstellung "AUS" darge­ stellt. Es ist eine Drehwelle 1 zu erkennen, welche zur Betätigung der Schaltkontakte eines Schaltgerätes (Öffnen und Schließen) dient. Die Drehwelle 1 ist mit einem sich beidseitig des Drehpunktes erstreckenden Hebel 2 verbunden, wobei das erste Ende des Hebels 2 in einem Winkelbereich bewegbar ist, der durch einen ersten mecha­ nischen Endanschlag 3 und einen zweiten mechanischen Endanschlag 4 begrenzt ist. In der Schaltstellung "EIN" drückt das erste Ende des Hebels 2 gegen den Endanschlag 3 und in der Schaltstellung "AUS" gegen den Endanschlag 4. Zur Dämpfung des Aufpralls des ersten Endes des Hebels 2 auf den Endanschlag 3 bzw. 4 ist zweckmäßig je eine Dämpferanordnung 5 bzw. 6 vorgesehen.

Das zweite Ende des Hebels 2 ist über ein Gelenk 20 mit dem ersten Ende eines als Energiespeicher dienenden Federspeichers (Druckfederanordnung) 7 verbunden, deren zweites Ende gelenkig an einem translatorisch beweglichen Schlitten 8 mon­ tiert ist. Der Federspeicher 7 kann aus einer oder mehreren (beispielsweise parallel angeordneten) Federn gebildet sein. Die Längsbeweglichkeit des Schlittens 8 wird durch eine Rollenanordnung 9 sichergestellt, welche längs einer Führung 10 gleitet. Auf diese Art und Weise ist der Schlitten 8 zwischen einer ersten Endstellung 11 und einer zweiten Endstellung 12 der Führung 10 bewegbar. Der Transport des Schlit­ tens 8 wird durch eine von einem Motor 14 über ein Getriebe 15 angetriebene und mit dem Schlitten in Eingriff stehende Spindel 13 realisiert.

Dabei befindet sich die Drehwelle 1 oberhalb der durch die Endstellungen 11, 12 begrenzten Führung 10, beispielsweise auf der Mittelsenkrechten der Führung 10. Die Führung 10 der Rollenanordnung 9 muß jedoch nicht zwangsläufig im rechten Winkel zur Mittellinie zwischen Führung 10 und Drehwelle 1 angeordnet sein. Durch "Schiefstellen" dieser Mittellinie kann bewußt eine unterschiedliche Vorspannung des Federspeichers 7 in den Totpunkten für die Einschaltung und Ausschaltung erreicht werden. Dadurch kann die Schaltenergie für die Schaltstellung "EIN" und die Schalt­ stellung "AUS" auf unterschiedliche Werte eingestellt und somit an den gegebenen­ falls unterschiedlichen Energiebedarf bei der Ein- und Ausschaltung angepaßt wer­ den. Wünschenswert ist beispielsweise eine höhere Einschaltenergie, so daß die Drehwelle 1 für diesen Anwendungsfall derart bezüglich der Führung 10 angeordnet wird, daß der Federspeicher 7 im Totpunkt der Einschaltung stärker zusammenge­ drückt wird als dies im Totpunkt der Ausschaltung der Fall ist. Befindet sich die Drehwelle 1 im Unterschied hierzu genau auf der Mittelsenkrechten der Führung 10, so ist die Schaltenergie für die Schaltstellung "EIN" gleich der Schaltenergie für die Schaltstellung "AUS".

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, befinden sich in unmittelbarer Nähe der Endstellun­ gen 11 bzw. 12 die jeweils ersten Enden von zum Auslösen des Schaltvorganges benötigten, drehbar gelagerten Hebeln 16 bzw. 17. Diese Hebel 16 bzw. 17 erstrec­ ken sich jeweils beidseitig ihrer zugeordneten Drehachsen 18 bzw. 19. Die jeweils zweiten Enden der Hebel 16 bzw. 17 sind gegen das Gelenk 10 preßbar, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung noch im einzelnen ergibt.

Wie bereits eingangs erwähnt, befindet sich der Federspeicher-Schnappantrieb in Fig. 1 in der Schaltstellung "AUS". In dieser Schaltstellung stützt sich das erste Ende des Hebels 2 gegen den Endanschlag 4 und der Schlitten 8 wird vom Federspeicher 7 über das erste Ende des Hebels 17 gegen die Endstellung 12 gedrückt. Der vor­ gespannte Federspeicher 7 stellt sicher, daß die Schaltkontakte des Schaltgerätes in der Schaltstellung "AUS" gehalten werden.

Um den Federspeicher-Schnappantrieb von der Schaltstellung "AUS" in die Schalt­ stellung "EIN" zu bringen, wird der Motor 14 eingeschaltet, der über das Getriebe 15 die Spindel 13 dreht. Die Spindel 13 transportiert den Schlitten 8 in der in Fig. 2 be­ zeichneten Bewegungsrichtung P1, d. h. zur Endstellung 11 hin. Der Federspeicher 7 wird dabei zwangsläufig mitgeführt und verkürzt, d. h. der Energieinhalt des Feder­ speichers 7 wird erhöht. Die im Federspeicher 7 entstehenden Druckkräfte werden von der Rollenanordnung 9 und der Führung 10 aufgenommen.

Kurz vor Erreichen der Endstellung 11 (siehe Fig. 2) läuft der Schlitten 8 auf das erste Ende des Hebels 16 auf, worauf dieser Hebel 16 eine Drehbewegung um seine Drehachse 18 ausführt. Hierdurch wird das zweite Ende des Hebels 16 gegen das Gelenk 20 des Federspeicher 7 gedrückt. Mit P2 ist die resultierende Bewegungs­ richtung der gelenkigen Befestigung 20 gekennzeichnet. Durch kontinuierlichen Weitertransport des Schlittens 8 in Richtung Endstellung 11 gelangt die Konfigurati­ on Hebel 2/Gelenk 20/Federspeicher 7/Schlitten 8 infolge der weiteren Einwir­ kung des Hebels 16 von der in Fig. 2 gezeigten abgeknickten Form in eine gerade Form, welche dem Totpunkt bezüglich des Schaltvorganges entspricht.

Wird dieser Totpunkt überschritten, so knickt die Konfiguration Hebel 2/Gelenk 20/­ Federspeicher 7/Schlitten 8 unter Einbringung eines Teiles des Energieinhaltes des Federspeichers 7 in der anderen Richtung ein und das erste Ende des Hebels 2 prallt gegen den Endanschlag 3 mit Dämpferanordnung 5, wodurch sich die in Fig. 3 gezeigten Positionen ergeben. Bei Erreichen der Endstellung 11 wird der Motor 14 abgeschaltet. Gleichzeitig mit dem Umschwenken des Hebels 2 wird die Drehwelle 1 in der in Fig. 3 gekennzeichneten Drehrichtung P3 gedreht, wodurch der gewünschte Schaltvorgang bewirkt wird, bei dem die Schaltkontakte des Schaltgerätes mit aus­ reichend hoher Kontaktgeschwindigkeit von der Schaltstellung "AUS" in die Schalt­ stellung "EIN" gebracht werden.

Der Schaltvorgang von der Schaltstellung "EIN" in die Schaltstellung "AUS" erfolgt in äquivalenter Art und Weise mit entgegengesetzter Drehrichtung des Motors 14, d. h. Bewegung des Schlittens 8 von der ersten Endstellung 11 in die zweite Endstellung 12.

Die im vorstehenden Ausführungsbeispiel eingesetzte motorische Betätigung für den Transport des Schlittens 8 ist nicht zwangsläufig erforderlich, der Motor 14 kann vielmehr beispielsweise durch eine auf das Wellenende der Spindel 13 aufgesteckte Handkurbel zur manuellen Betätigung ersetzt werden.

Alternativ zur beim vorstehenden Ausführungsbeispiel eingesetzten Abschaltung des Motors bei Erreichen der Endstellungen 11 oder 12 ist es auch möglich, den Motor 14 bei Erreichen der Endstellungen 11 oder 12 durch Hilfsgestänge automatisch auszukuppeln.

Claims (5)

1. Federspeicher-Schnappantrieb für ein elektrisches Schaltgerät mit einem Fe­ derspeicher (7), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Federspeicher (7) ist über sein erstes Ende mit einem Gelenk (20) und über sein zweites Ende mit einem längsbeweglichen Schlitten (8) verbunden,
• b) der Schlitten (8) ist mittels eines Antriebes (13, 14, 15) zwischen zwei Endstel­ lungen (11, 12) bewegbar,
• c) über den beiden Endstellungen (11, 12) ist eine zur Betätigung der Schaltkon­ takte des Schaltgerätes dienende Drehwelle (1) angeordnet,
• d) beidseitig der Drehwelle (1) ist ein Hebel (2) befestigt, dessen erstes Ende zwi­ schen zwei Endanschlägen (3, 4) bewegbar und dessen zweites Ende mit dem Gelenk (20) verbunden ist,
• e) nahe jeder Endstellung (11, 12) ist ein Hebel (16, 17) mit Drehachse (18, 19) an­ geordnet, dessen erstes Ende vom Schlitten (8) beaufschlagbar ist und dessen zweites Ende auf die Konfiguration Hebel (2)/Gelenk (20)/Federspeicher (7)/­ Schlitten (8) einwirkt.

2. Federspeicher-Schnappantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Schlittens (8) unter Einsatz eines Motors (14), eines Getriebes (15) und einer Spindel (13) erfolgt.

3. Federspeicher-Schnappantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Schlittens manuell unter Einsatz einer Handkurbel und einer Spindel (13) erfolgt.

4. Federspeicher-Schnappantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Endanschläge (3, 4) jeweils mit Dämpferanordnun­ gen (5, 6) versehen sind.

5. Federspeicher-Schnappantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der Schlitten (8) über eine Rollenanordnung gegen eine Führung (10) abstützt.