DE20209550U1

DE20209550U1 - Vorrichtung zum Stillsetzen einer Kurvenscheibe

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Publication number: DE20209550U1
Application number: DE20209550U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2012-06-15

Abstract

Vorrichtung (25) zum Stillsetzen einer zum Spannen eines Federspeichers (17) eines elektrischen Schalters dienenden Kurvenscheibe (24), an deren Kontur während einer Spannphase des Federspeichers der Federspeicher abgestützt ist und die während einer Verklinkungsphase des Federspeichers von dem Federspeicher freigegeben ist, mit einem mit der Kurvenscheibe fest gekoppelten ersten Element (26) und einem um eine ortsfest im Schalter angeordnete Achse schwenkbaren zweiten Element (27), wobei nach der Freigabe der Kurvenscheibe von dem Federspeicher das in einer Anstoßposition befindliche zweite Element derart in die Bewegungsbahn des ersten Elementes ragt, dass das erste Element an dem zweiten Element anstößt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (27) nach dem Anstoßen durch das erste Element (26) frei schwenkbar ist.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Schalter, die mit einem Federkraftantrieb zum Betätigen von Kontakten ausgerüstet sind und betrifft eine Vorrichtung, die zum Stillsetzen einer zum Spannen des zugeordneten Federspeichers dienenden Kurvenscheibe vorgesehen ist und die ein mit der Kurvenscheibe fest gekoppeltes erstes Element und ein um eine ortsfest im Schalter angeordnete Achse schwenkbares zweites Element umfasst, wobei während einer Spannphase des Federspeichers der Federspeicher an der Kontur der Kurvenscheibe abgestützt ist, wobei während einer Verklinkungsphase des Federspeichers die Kurvenscheibe von dem Federspeicher freigegeben ist und wobei nach der Freigabe der Kurvenscheibe von dem Federspeicher das in einer Anstoßposition befindliche zweite Element derart in die Bewegungsbahn des ersten Elementes ragt, dass das erste Element an dem zweiten Element anstößt.
Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung ist das zweite Element von einem Hebel gebildet, der als Teil eines Koppelstranges zwischen dem Federspeicher und einem beweglichen Kontakt während der Verklinkungsphase des Federspeichers im Schalter starr angeordnet ist ( EP 0 089 463 B1 ). – Die Kurvenscheibe, die hierbei während der Spannphase von einer Antriebswelle einer Antriebsvorrichtung aus einer Ausgangslage bis in eine Spannlage gedreht wird, wird zu Beginn der Verklinkungsphase bei ihrer Entkopplung von dem Federspeicher unter der Kraft des zu verklinkenden Federspeichers stark beschleunigt. Derart stark beschleunigt stößt die vom Federspeicher entkoppelte Kurvenscheibe über das als Stift ausgebildete, in Richtung ihrer Drehachse von ihr abragende erste Element an dem zu diesem Zeitpunkt im Schalter starr angeordneten zweiten Element an. Dieses Anstoßen erfolgt mit Erreichen der Ausgangslage der Kurvenscheibe. Da sich die Kurven scheibe aufgrund der Beschleunigung bis zum Erreichen ihrer Ausgangslage sehr schnell dreht und da es beim Anstoßen an dem starr angeordneten zweiten Element zum Zurückprellen der Kurvenscheibe aus ihrer Ausgangslage kommen kann erscheint es schwierig, den Betrieb der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der Lage der Kurvenscheibe zu steuern.
Ausgehend von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung so zu gestalten, dass sie eine Steuerung der Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von der Lage der Kurvenscheibe begünstigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zweite Element nach dem Anstoßen durch das erste Element frei schwenkbar ist. – Aufgrund dieser freien Schwenkbarkeit des zweiten Elementes wird zumindest ein Teil des Drehimpulses, den die Kurvenscheibe zusammen mit den fest mit ihr gekoppelten Elementen aufweist, beim Anstoßen auf das zweite Element übertragen. Somit wird die Kurvenscheibe abgebremst und ein Zurückprellen der Kurvenscheibe aus ihrer Ausgangslage heraus sicher verhindert.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der neuen Vorrichtung sieht vor, dass das erste Element zu Beginn der Verklinkungsphase an dem zweiten Element anstößt. – Hierdurch ist es möglich, die Kurvenscheibe vor dem Erreichen ihrer Ausgangslage still zu setzen. Ein derartiges Stillsetzen der Kurvenscheibe vor dem Erreichen ihrer Ausgangslage ist beispielsweise erwünscht, wenn ein Bestätigen, beispielsweise ein erneutes Einschalten eines Motors der Antriebsvorrichtung durch Überführen der Kurvenscheibe in ihre Ausgangslage erst während einer Entspannungsphase des Federspeichers erfolgen soll.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der neuen Vorrichtung sieht vor, dass der Wert des Trägheitsmomentes des zweiten Elementes und der Wert des Trägheitsmomentes, dass das erste Element zusammen mit der Kurvenscheibe und allen weiteren fest mit ihr gekoppelten Elemente aufweist, im wesentlichen gleich sind.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann sichergestellt werden, dass der Wert des Drehimpulses des zweiten Elementes nach dem Anstoßen des ersten Elementes an dem zweiten Element im wesentlichen gleich dem Wert des Drehimpulses ist, den die Kurvenscheibe zusammen mit allen – beispielsweise über eine Antriebswelle – fest mit ihr gekoppelten Elemente vor dem Anstoßen aufwies. Hierdurch übertragen die Kurvenscheibe und die mit ihr fest gekoppelten Elemente zumindest so viel ihrer Rotationsenergie, dass sie nach dem Anstoßen sehr langsam weiterdrehen und durch Reibungskräfte schnell zum Stillstand kommen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich beim Übergang von der Spannphase in die Verklinkungsphase des Federspeichers auch räumlich eng angeordnete Steuerschalter für einen Motor der Antriebsvorrichtung – beispielsweise einen ersten Steuerschalter zum Ausschalten des Motors und einen zweiten Steuerschalter zum Abbremsen des Motors durch Kurzschließen – in zeitlichem Abstand derart zu betätigen, dass ein Kurzschließen des Motors unter Netzspannung sicher verhindert ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsform der neuen Vorrichtung sieht vor, dass während der Spannphase des Federspeichers das zweite Element durch das erste Element in die Anstoßposition gebracht wird, wenn sich das zweite Element zu diesem Zeitpunkt noch nicht in der Anstoßposition befindet. – Hierdurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass sich das zweite Element zum Zeitpunkt der Beschleunigung der Kurvenscheibe in der zum Stillsetzen der Kurvenscheibe erforderlichen Anstoßposition befindet.
Ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Schalters in Form eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit der neuen Vor richtung zum Stillsetzen der Kurvenscheibe ist in den 1 bis 6 dargestellt. Dabei zeigen:
1 einen schematisch dargestellten Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Antriebsmechanismus, der einen Federspeicher, eine Kurvenscheibe zum Spannen des Federspeichers und eine Vorrichtung zum Stillsetzen der Kurvenscheibe aufweist,
2 den Antriebsmechanismus gemäß der 1 mit der Vorrichtung zum Stillsetzen der Kurvenscheibe in einer ersten Phase ihres Bewegungsablaufes und 3 bis 6 die Vorrichtung zum Stillsetzen der Kurvenscheibe in vier weiteren Phasen ihres Bewegungsablaufes.
Der Niederspannungs-Leistungsschalter gemäß der 1 weist ein Gehäuse 1 auf, das zur Aufnahme einer – aus einem beweglichen Kontakt 2 und einem feststehenden Kontakt 3 bestehenden – Kontaktanordnung, einer Lichtbogenlöschkammer 4 und eines an einem Tragwerk 5 abgestützten Antriebsmechanismus 6 dient. Der Antriebsmechanismus 6 dient hierbei zur Betätigung des beweglichen Kontaktes 2, der mehrere in einem schwenkbaren Kontaktträger 7 abgestützte und parallel zueinander angeordnete Kontakthebel 8 (in der Figur ist nur ein Kontakthebel sichtbar) aufweist. Die Kontakthebel 8 sind in bekannter Weise mittels eines Gelenkbolzens 9 in dem Kontaktträger 7 schwenkbar angebracht und durch je zwei Kontaktkraftfedern 10 vorgespannt. Biegsame Leiter 11 dienen zur Verbindung der Kontakthebel 8 mit einer unteren Anschluss-Schiene 12. Der dem beweglichen Kontakt 2 der Kontaktanordnung zugeordnete feststehende Kontakt 3 ist mit einer oberen Anschluss-Schiene 13 verbunden. Der Antriebsmechanismus weist einen aus einem ersten Koppelgestänge 14 und einem zweiten Koppelgestänge 15 (vgl. 2) sowie einer Schaltwelle 16 bestehenden Antriebsstrang für den beweglichen Kontakt 2 auf. Weiterhin gehören zu dem Antriebsmechanismus ein Federspeicher 17 mittels dessen die Energie zum Ein- und Ausschalten des Schalters, d. h. zum Schließen und Öffnen der Kontakte 2, 3 speicherbar ist, ein Schalt schloss (in den Figuren nicht dargestellt) zum Verklinken des Federspeichers 17 in seinem gespannten Zustand bzw. zum Verklinken des Antriebsstranges bei geschlossenen Kontakten 2, 3 eine Antriebsvorrichtung 19 zum Spannen des Federspeichers 17 sowie eine Vorrichtung 25 zum Stillsetzen der Kurvenscheibe 24 nach dem Spannen des Federspeichers 17. Dabei ist die Antriebsvorrichtung 19 in der aus der Druckschrift DE 100 29 123 A1 bekannten Weise während einer Spannphase des Federspeichers über ein Hebelsystem 20 mit dem Federspeicher gekoppelt und während einer Verklinkungsphase des Federspeichers von dem Hebelsystem 20 entkoppelt.
Gemäß der 2 umfasst die Antriebsvorrichtung einen über Mikroschalter betätigbaren Motor (in den Figuren nicht dargestellt), eine durch den Motor antreibbare Antriebswelle 22, eine in ihrem Drehpunkt an die Antriebswelle 22 gekoppelte Kurvenscheibe 24 sowie eine ebenfalls in ihrem Drehpunkt fest an die Antriebswelle gekoppelte Steuerscheibe zur Betätigung der Mikroschalter (in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt). Die Vorrichtung zum Stillsetzen der Kurvenscheibe umfasst ein als Nockenscheibe ausgebildetes, fest auf der Antriebswelle 22 angeordnetes erstes Element 26 und ein als dreiarmiger Hebel ausgebildetes zweites Element 27. Das zweite Element 27 ist nach Art eines Pendels um einen Bolzen 28 im Schalter frei schwenkbar angeordnet. Ein erster 30 der Hebelarme des zweiten Elementes 27 ragt dabei etwas in die Bewegungsbahn eines Nockens 31 des ersten Elementes 26.
Die 2 zeigt die Antriebsvorrichtung in einer Stellung während der Spannphase. Durch die Steigung eines ersten Abschnittes 32 der Kontur der Kurvenscheibe 24 wird während dieser Spannphase des Federspeichers 17 das Hebelsystem 20, das über seine Rolle 18 an der Kontur der Kurvenscheibe anliegt, derart gestreckt, dass der Federspeicher gespannt wird. Zum Ende der Spannphase legt sich der Nocken 31 des ersten Elementes 26 an den in die Bewegungsbahn des Nockens ragenden ersten Hebelarm 30 des zweiten Elementes 27 an und schwenkt das zweite Element 27 bis in eine Anschlagposition, bei der ein zweiter 33 der Hebelarme des zweiten Elementes in die Bewegungsbahn des Nockens 31 ragt und ein dritter 34 der Hebelarme an einer abgewinkelten Fläche 35 des Tragwerkes 5 anliegt.
An den ersten Abschnitt 32 der Kontur der Kurvenscheibe 24 schließt sich ein als rückspringende Kante ausgebildeter zweiter Abschnitt 36 an. Der Übergang der Rolle 18 auf diesen zweiten Abschnitt 36 bewirkt, dass die Kurvenscheibe 24 unter der Kraft des Federspeichers 17 in ihrer Spannrichtung 29 beschleunigt weitergedreht wird. Dies geschieht nachdem das zweite Element 27 seine Anschlagposition gemäß der 3 eingenommen hat. Die Winkellage des ersten Elementes 26 ist so auf die Winkellage der Kurvenscheibe 24 abgestimmt, dass das erste Element zwar kurz nach der Beschleunigung der Kurvenscheibe an dem zweiten Element anschlägt, eine erneute Kopplung der Kurvenscheibe mit dem Federspeicher durch Aufsetzen der Rolle auf dem zweiten Abschnitt 36 jedoch sicher ausgeschlossen ist. Die Abstände der Anstoßstelle zu den Drehpunkten des ersten bzw. des zweiten Elementes sind im wesentlichen gleich groß. Beim Anstoßen überträgt das erste Element den größten Teil des Drehimpulses, den die Kurvenscheibe 24 gemeinsam mit der Antriebswelle und allen weiteren – über die Antriebswelle mit ihr gekoppelten – Elementen aufweist, auf das zweite Element 27. Die Kurvenscheibe dreht sich daher lediglich um einen geringen Winkelbetrag weiter, bis sie aufgrund wirkender Reibungskräfte entgültig stillgesetzt ist. Das zweite Element 27, das nach dem Anstoßen durch das erste Element frei schwenkbar ist, kommt unabhängig von der Drehbewegung des ersten Elementes nach Art eines durch Endanschläge begrenzten Pendels zum Stillstand. Dabei schlägt es zum einen an der abgewinkelten Fläche 35 des Tragwerkes 5 und zum anderen in Richtung des Drehpunktes des ersten Elementes 26 an der Kontur des ersten Elementes an. – Auf die gleiche Weise würde das zweite Elemente 27 auch dann stillge setzt werden, wenn das erste Element beim Anschlagen in der in 4 gezeigten Position sofort stillgesetzt wäre.
Ein Weiterdrehen der Kurvenscheibe bis in ihre Ausgangslage erfolgt während einer Entspannungsphase des Federspeichers 17, in dem die Rolle 18 des Hebelsystems 20 auf einen dritten Abschnitt 36 der Kontur der Kurvenscheibe 24 aufsetzt, und die Kurvenscheibe unter der Kraft des Federspeichers in ihrer Spannrichtung 29 weiterdreht. – Im Falle eines sofortigen Stillsetzens der Kurvenscheibe beim Anschlagen – d.h. bei der in der 4 gezeigten Stellung des ersten Elementes 26 – bewirkt dieses Weiterdrehen der Kurvenscheibe dass das erste Element 26 das zweite Element 27 aus seiner Bewegungsbahn herausschwenkt.

Claims

Vorrichtung (25) zum Stillsetzen einer zum Spannen eines Federspeichers (17) eines elektrischen Schalters dienenden Kurvenscheibe (24), an deren Kontur während einer Spannphase des Federspeichers der Federspeicher abgestützt ist und die während einer Verklinkungsphase des Federspeichers von dem Federspeicher freigegeben ist, mit einem mit der Kurvenscheibe fest gekoppelten ersten Element (26) und einem um eine ortsfest im Schalter angeordnete Achse schwenkbaren zweiten Element (27), wobei nach der Freigabe der Kurvenscheibe von dem Federspeicher das in einer Anstoßposition befindliche zweite Element derart in die Bewegungsbahn des ersten Elementes ragt, dass das erste Element an dem zweiten Element anstößt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (27) nach dem Anstoßen durch das erste Element (26) frei schwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (26) zu Beginn der Verklinkungsphase an dem zweiten Element (27) anstößt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Trägheitsmomentes des zweiten Elementes (27) und der Wert des Trägheitsmomentes, dass das erste Element (26) zusammen mit der Kurvenscheibe (24) und allen weiteren fest mit der Kurvenscheibe gekoppelten Elementen aufweist, im wesentlichen gleich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Spannphase des Federspeichers das zweite Element (27) durch das erste Element (26) in die Anstoßposi tion gebracht wird, wenn sich das zweite Element zu diesem Zeitpunkt noch nicht in der Anstoßposition befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (26) eine Nockenscheibe ist.
Elektrischer Schalter, insbesondere Niederspannungs-Leistungsschalter mit – einem Schaltkontaktsystem (2, 3), – einem Federspeicher (17) zum Speichern der zum Schließen- und/oder Öffnen des Schaltkontaktsystems (2, 3) erforderlichen Energie, – einer Antriebsvorrichtung (19) zum Spannen des Federspeichers, die eine Kurvenscheibe (24) antreibt und – einer Vorrichtung (25) zum Stillsetzen der Kurvenscheibe nach dem Spannen des Federspeichers dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (25) zum Stillsetzen der Kurvenscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.