DE2200332C3 - Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter, dessen von einer Zugfeder gebildeter Ausschaltfederspeicher beim Einschaitvorgang mittels einer Teleskopstange gespannt wird, die einerseits mit einem Schalthebel und andererseits mit einem auf einer von dem Einschaltfederspeicher angetriebenen Kurbelscheibe befestigten Kurbelzapfen verbunden ist, wobei nach erfolgter Verrastung der Schalterwelle in der Einschaltstellung die Teleskopstange durch Rückkehr der Kurbelscheibe in die Ausgangsstellung auseinandergezogen wird.

Hochspannungs-Leistungsschalter, insbesondere für Spannungen ab 60 kV und mit großen Ausschaltleistungen erfordern einen entsprechend starken Antrieb für die Ein- und Ausschaltung. Bei einem bekannten Schalter (deutsche Palentschrift 1 665 936) dieser Art wird für den Antrieb eine Drehfeder verwendet, deren eines Ende mit der Antriebswelle und deren anderes Ende mit einer drehbaren Trommel verbunden sind. Durch Drehung der Trommel mit einem Motor wird die Feder gespannt. Da Leistungsschalter der genannten Art in der Regel für Kurzunterbrechung geeignet sein müssen, ist die Drehfeder so zu bemessen, daß sie in der Lage ist, die Schaltbewegungen in Zeitabständen von wenigen Sekunden durchzuführen. Es ist daher verständlich, daß hierzu eine entsprechend starke Drehfeder notwendig ist. Nicht nur die Sperrhebel und die Stützhnbel, auf die die Sperrhebel nach jedem Schaltvorgang aufschlagen, sondern auch das bis zu den Schaltstiften führende Gestänge sind mechanisch stark beansprucht. Man kann zwar dämpfende Maßnahmen vorsehen, die aber zu einem zusätzlichen Aufwand führen.

Es ist des weiteren bekannt (deutsche Patentschrift 1 208 795), Leistungsschalter ebenfalls mit einer eine Drehfeder enthaltenden Trommel auszustatten. Auch in diesem Fall greift die Drehfeder mit ihrem einen Ende in die Antriebswelle und mit dem anderen Ende in die Trommel ein. Durch die Drehfeder wird lediglich eingeschaltet. An der Stirnseite der Trommel ist ein Kurbelzapfen befestigt; über eine Teleskopstange wirkt dieser auf einen Hebel, der mit der .Schalterwelle starr verbunden ist. Wird die gespannte Drehfeder für die Einschaltung freigegeben, so wird bei Umdrehung der Trommel um I80'¹ der Schalter eingeschaltet und gleichzeitig die Schalterwelle verklinkt. Die Trommel dreht sich um weitere 180', der Kurbelzapfen kehrt somit in die Ausgangsstellung zurück und nimmt dabei den unteren Teil der Teleskopstange mit. Dabei wird eine Zugfeder gespannt, die zwischen dem Kurbelzapfen und der Kurbelschcibc und dem Schalterwellcnhebel eingehängt ist. Nach Vollendung der Umdrehung von ?>60° wird die Trommel verrastet. Der Schalter kann nun ausgeschaltet werden. Bei

Jieser Ausführung des Antriebes sind Sperrhebel und Vsrklinkungen erheblichen Belastungen ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, bei dem auf Verschleiß unterliegende Sperrhebel verzichtet wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Einschaltfederspeicher aus zwei Zugfedern besteht, die mit ihrem einen Ende an einer Antriebsscheibe mit einem Abstand von 90° eingehängt sind, daß die

Auslegung der Federkräfte kann bis zum Ende der Drehung um 90° ein ausreichendes Drehmoment gewährleistet werden.

In der Stellung der Antriebsscheibe 2 gemäß F i g. 2 sind die Zugfedern 3 und 4 weitgehend gespannt. Der Schalter ist ohne Anschlag eingeschaltet und die in der F i g. 5 mit 19 bezeichnete Ausschaltfeder ist gespannt. Wird nun der die Trommel 1 antreibende Motor eingeschaltet, so erfolgt eine Mitnahme der

Zugfedern entweder mittels einer um die Antriebs- io noch nicht arretierten Antriebsscheibe 2 während einer scheibe angeordnete^ drehbaren Trommel, in der die Drehung von 90^J. Die Zugfedern 3 und 4 wirken beiden anderen Enden der Zugfedern befestigt sind, hierbei, da während dieses Vorganges nur Reibungsoder mittels der drehbaren Antriebsscheibe gespannt kräfte zu überwinden sind, als nahezu starre Verbinwerden, wobei dann die Enden der Federn an festen dung zwischen der Trommel 1 und der Antriebs-Halterungen angebracht sind, und daß die Antriebs- 15 scheibe 2.

scheibe mittels eines Getriebes, z. B. mit einem Teller- In der in Fig. 3 abgebildeten Stellung wird die

rad und Kegelrad mit der Welle verbunden ist, auf Antriebsscheibe 2 verrastet und die Trommel I nochder die mit einem Kurbelzapfen versehene Kurbel- mais um 90° weitergedreht. Es werden bei diesem scheibe befestigt ist. Vorgang, wie F i g. 4 zeigt, die Federn 3 und 4 gespannt.

Die die Zugfedern spannende Trommel ist mittels *o Der Antrieb ist wieder einschaltbereit,
an ihrem Umfang gleichmäßig verteilter Rollen dreh- Bisher ist nur das Grundprinzip des Einschaltkraftbar gelagert und wird durch ein von einem Motor Speichers beschrieben worden. Nachstehend werden angetriebenes Schneckengetriebe gedreht. unter Bezugnahme auf die F i g. 5 und 6, soweit erfor-

Zur Erzielung eines bis zur Endstellung der Antriebs- derlich, die Antriebe insgesamt erläutert. Des besseren scheibe annähernd gleichmäßigen Drehmomentes grei- as Verständnisses halber sind in Fig. 5 und 6 die mit fen die Zugfedern an solchen Stellen der Trommel an, der Schalterwelle verbundenen Teile um 90° geklappt

dargestellt.

Es wird nun das Prinzip des in der F i g. 5 abgebildeten Antriebes näher beschrieben. Das bei Leistungsschaltern übliche Hebelsystem zur Steuerung ist in den F i g. 5 und 6 nicht dargestellt, da es für die Erklärung der Erfindung ohne Bedeutung ist.

In Fig. 5 ist die Trommel 1 mittels der Rollen 5 drehbar gelagert. Der Motor 6 treibt über die Welle 7

lungen der Einschaltfedern des Federspeicherantriebes, 35 und die Schnecke 8 die Trommel 1 an. Im Mittelpunkt Fig. 5 in vereinfachter Darstellung einen Feder- der Trommel ist die Antriebsscheibe 2 drehbar um die speicherantrieb, dessen Federn zwischen einer An- Achse 9 gelagert. Auf der Rückseite der Antriebstriebsscheibe und einer Trommel angeordnet sind, scheibe 2 ist ein in der Zeichnung nicht sichtbares F i g. 6 einen Federspeicher, dessen Federn zwischen Tellerrad angebracht, in das das Kegelrad IO greift einer Antriebsscheibe und festen Halterungen ein- 40 Das Übersetzungsverhältnis zwischen Tellerrad und gespannt sind. Kegelrad 10 ist 2 : 1. Die Welle 11 verbindet über einen In den F i g. 1 bis 4 bedeutet 1 die Trommel, 2 die Freilauf oder eine Klauenkupplung 12 das Kegelrad 10 Antriebsscheibe, 3 und 4 die den Einschaltfederspeicher mit der Kurbelscheibe 13. Die Kupplung ist derart bildenden Zugfedern. In dem in Fig. 1 abgebildeten angeordnet, daß sie nur ein Drehmoment vom Kraft-Antrieb sind die beiden Zugfedern 3 und 4 durch 45 speicher auf die Kurbelscheibe überträgt. Die fest Drehung der Trommel 1 um 90° mittels eines in auf der Welle II sitzende Kurbelscheibe 13 trägt einen F i g. 5 dargestellten Motors gespannt worden, wobei Kurbelzapfen 14, durch den die Teleskopstangc 15 die Antriebsscheibe 2 gesperrt wurde. Der Antrieb bewegt wird, die mit ihrem anderen Fnde schwenkbar ist damit für die Einschaltung des Schalters bereit. mit dem doppelarmigen Hebel 16 verbunden ist. Der Beim Entspannen wird bei festgehaltener Trommel 1 50 auf der Schalterwelle 17 fest sitzende Hebel 16 ist in die Antriebsscheibe 2 freigegeben. Diese wird durch der Einschaltstellung mit der Halbwelle 18 verklinkt.

Am doppelarmigen Hebel 16 ist das eine linde einer als Ausschaltfeder dienenden Zugfeder 19 eingehängt, ihr anderes Ende ist am Rahmen befestigt. Die Kurbelscheibe 13 ist mit einer Nockc 20 versehen, die sich in der ausschaltbereiten Stellung des Schallers unter dem Druck der gespannten Fiinschaltfedcrn an dem e-'nen Ende des um die Achse 21 schwenkbaren doppelarmigen Hebels 22 abstützt. Der andere Arm des Hebels 22 liegt auf der Halbwelle 23 auf.

Funktionsweise des in F i g. 5 dargestellten Antrie-

daß nach vollzogener Drehung der Antriebsscheibe um 90' der Hebelarm der einen Zugfeder gleich Null und der Hebelarm der anderen Zugfeder gleich der Länge des Radius der Antriebsscheibe ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigen

F i g. 1 bis 4 in vereinfachter Darstellung die Stel-

die Zugfedern 3 und 4 um 90° gedreht und schaltet dabei den Schalter ein. Zu Beginn der Drehung ergibt sich folgendes Drehmoment:

M F₄ S₄ f F₃- S₃

Fs bedeutet:

A, Federkraft der Zugfeder 4, Ij Federkraft der Zugfeder 3.

S₄ Hebelarm der Feder 4, S_:, Hebelarm der F'cder 3.

Während der Drehung der Antriebsscheibe 2 wird

Die Schaltungen gehen nun wie folgt vor sich.

--. _D — Durch Drehen der Halbwelle 23 wird die Verriegelung

der Hebelarm S₄ kleiner und der Hebelarm S₃ größer. 65 der Scheibe 13 aufgehoben. Die Antriebsscheibe 2 Am Ende der Drehung der Antriebsscheibe um 90 ~ wird frei und dreht sich um 90'. Ober das Teilerund Kegelrad wird die Welle 11 und die auf ihr befestigte Kurbelscheibe 13 mit Kurbelzapfen 14 um

ist der Hebelarm S₄ gleich Null, während der Hebelarm S₃ ein Maximum erreicht. Durch entsprechende

180° gedreht. Bei diesem Vorgang wird durch die Federn 3, 4 in festen Halterungen 24 eingehängt sind.

Teleskopstange 15 der doppelarmige auf der Schalter- Der Motor 25 ist mit einem Ritzel 26 versehen, das

welle 17 befestigte Hebel 16 bis zu seiner Verklinkung sich bei Einschaltung des Motors verschiebt und in

mit der Halbwellc 18 geschwenkt und dabei die Aus- die nicht sichtbare Verzahnung der Antriebsscheibe 2

schaltfeder 19 gespannt. Der Schalter ist eingeschaltet. 5 eingreift. Zusätzlich sind noch eine auf der Welle 11

Es wird nun durch Einschaltung des Motors 6 die sitzende Klinkensperre 27 und eine mit der Kurbel-Trommel, die bisher gesperrt war, in der durch den scheibe 13 verbundene Zugfeder 28 vorhanden. Alle Pfeil A angedeuteten Richtung gedreht. Wie bereits übrigen Teile sind identisch mit den Teilen des Antriebeschrieben, wird dabei die Antriebsscheibe 2 um bes nach F i g. 5. Es werden daher bei der Beschreibung 90° mitgenommen, die ihrerseits über die Welle 11 io für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, die Kurbelscheibe 13 oder die Nocke 20, den Hebel 22 Der Antrieb arbeitet wie folgt,
und die Halbwelle 23 verriegelt. Die Drehung der Die Zugfedern 3 und 4 sind gespannt, der Motor 25 Trommel wird um weitere 90° fortgesetzt, so daß die ist ausgeschaltet und das Ritzel 26 steht außer Ein-Zugfedern 3 und 4 wieder gespannt werden. Der griff. Durch Drehung der Halbwelle 23 wird dei Motor wird abgeschaltet. Infolge der Verriegelung 15 Sperrhebel 22 frei und damit auch die Einschaltfedern 3 der Scheibe 13 verbleibt die Antriebsscheibe in der und 4. In der Einschaltstellung verklinkt der auf dci jetzigen Lage (vgl. F i g. 4). Schalterwelle 17 befestigte Hebel 16 mit der Halb-

Der geschilderte Antrieb ermöglicht auch die Kurz- welle 18. Beim Entspannen der Einschaltfedern 3, 4 Unterbrechung. Dies geschieht in folgender Weise. wird die Antriebsscheibe 2 über einen Weg von mehl Es wird davon ausgegangen, daß der Schalter ein- ao als 90° gedreht, wie die gestrichelten Linien Za und Ac geschaltet und die Ein- und Ausschallfedern gespannt erkennen lassen. Infolge der Übersetzung des Tellersind. Ausgeschaltet wird durch Drehung der Halb- rades zu dem Kegelrad 10 mit 2 :1 wird die Scheibe 13 welle 18, die damit den Schalthebel 16 freigibt. Danach um α = 180° + Δα. gedreht. Die zusätzliche Drehung wird die aus der Nocke 20, dem Hebel 22 und der von Δ α ist davon abhängig, wie weit die Antriebs-Halbwelle 23 bestehende Verriegelung gelöst, so daß 25 scheibe 2 auf Grund ihres Schwungmomentes und die gespannten Einschaltfedern 3 und 4 über die der völligen Entspannung der Zugfedern 3 und 4 übei Welle 1!, die Kurbelscheibe 13 und die Teleskop- 90° gedreht wird und außerdem wie weit sich die stange 15 den Schalter wieder einschalten und dabei Kurbelscheibe 13 auch noch auf Grund ihres eigener gleichzeitig die Ausschaltfeder 19 spannen. Es kann Schwungmomentes über 180° hinaus antriebslos somit sofort wieder ausgeschaltet werden, noch bevor 30 weiterdreht. Mittels der Zugfeder 28 wird hierbei die die Kurbelscheibe 13 in die Ausgangslage zurück- Kurbelscheibe 13 so weit gedreht, bis sie sich mit dei gekehrt ist. Beim Ausschaltvorgang drückt der Schalt- Nocke 20 an dem Hebel 22 abstützt, der sich mit dei hebel 16 über die Teleskopstange 15 die Kurbel- Halbwelle 23 verklinkt. Die Klinkensperre 27 isi scheibe 13 wieder in die Ausgangslage. Diese Bewe- vorgesehen, um ein Rückdrehen der Kurbelscheibe gung wird nicht auf die Antriebsscheibe 2 übertragen. 35 durch Elastizitätskräfte zu verhindern,
da die Kupplung 12 nur ein von der Antriebsscheibe 2 Die Einschallfedern 3 und 4 können nun wiedei ausgehendes Drehmoment überträgt. Bei dem nach- gespannt werden. Der Motor 25 wird eingeschaltet folgenden Spannvorgang der Einschaltfedern 3 und 4 das Ritzel 26 schiebt sich in die Verzahnung dei legt sich die Nocke 20 der Scheibe 13 an den Sperr- Antriebsscheibe 2 und dreht diese in die Ausgangshebel 22, so daß eine nochmalige Drehung der Trom- 4° stellung zurück. Die Verriegelung der Kurbelscheibe 12 mel 1 um volle 180° sich erübrigt. sperrt über die Welle 11 und das Kegelrad 10 aucr

Ergänzend sei noch folgendes zu der vorangehenden die Antriebsscheibe 2. Die Einschaltfedern bleiber

Beschreibung erwähnt. Die Steuerung des Aufzugs- gespannt. Die übrigen Schaltungen können wie be

motors 6 ist abhängig von der Stellung der Trommel 1 dem Antrieb nach F i g. 5 vorgenommen werden,

zu der Antriebsscheibe 2, d. h., der Motor 6 schaltet 45 Die mit der Erfindung erzielten Vorteile besteher

immer dann ab, wenn die Kurbelscheibe 13 verriegelt insbesondere darin, daß beim Antrieb von Hoch

und die Einschaltfedern 3 und 4 vollständig gespannt spannungs-Leistungsschaltern auf schlagartig wirkend!

sind. Verriegelungen verzichtet werden kann. Darüber hin

Der Antrieb nach F i g. 6 unterscheidet sich von aus ist der Aufwand des neuen Antriebes infolge dei

dem Antrieb nach F i g. 5 im wesentlichen durch den 50 Verwendung von Zugfedern und nach Wegfall vor

Wegfall der in Fig. 5 dargestellten Trommel 1. Die herkömmlichen Anschlaghebelsystemen gegenüber der

Zugfedern 3 und 4 des Einschaltenergiespeichers grei- bekannten Antrieben erheblich geringer. Dies triffi

fen ebenfalls in einem Abstand von 90° an der An- insbesondere dann zu, wenn es sich um Schalter füi

triebsscheibe 2 an, während die anderen Enden der Kurzunterbrechung handelt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter, dessen von einer Zugfeder gebildeter Ausschaltfederspeicher beim Einschaltvorgang mittels einer Teleskopstange, die einerseits mit einem Schalthebel und andererseits mit einem auf einer von dem Einschaltfederspeicher angetriebenen Kurbelscheibe befestigten Kurbelzapfen verbunden ist, gespannt wird, wobei nach erfolgter Verrastung der Schalterwelle in der Einschaltstellung die Teleskopstange durch Rückkehr der Kurbelscheibe in die Ausgangsstellung auseinandergezogen wird, dadurchgekennzeichnet, daß der Einschalt-Federspeicher aus zwei Zugfedern (3, 4) besteht, die mit ihrem einen Ende an einer Antriebsscheibe (2) mit einem Abstand von 90° eingehängt sind, daß die Zugfedern (3, 4) entweder mittels einer um die Antriebsscheibe (2) ao Ungeordneten, drehbaren Trommel (1), in der die beiden anderen Enden der Zugfedern (3, 4) befestigt Sind, oder mittels der drehbaren Antriebsscheibe (2) gespannt werden, wobei dann die Enden der redern (3, 4) an festen Halterungen angebracht »5 Sind, und daß die Antriebsscheibe (2) mittels eines Getriebes, z. B. mit einem Tellerrad und Kegelrad (10), mit der WeIIe(Il) verbunden ist, auf der «lie mit einem Kurbelzapfen (14) versehene Kurbel-Scheibe (13) befestigt ist.

2. Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Antriebsscheibe (2) drehenden Zugfedern (3, 4) so ausgelegt sind, daß sie ftach erfolgter Drehung der Antriebsscheibe (2) Um 90° entspannt oder so weit entspannt sind, daß »ine Weiterdrehung der Antriebsscheibe (2) nicht Imstande kommt.

3. Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die die Zugfedern (3, 4) spannende Trommel (1) mittels an ihrem Umfang gleichmäßig verteilter Rollen (5) drehbar gelagert Ist und daß sie z. B. durch ein von einem Motor (6) angetriebenes Schneckengetriebe (8) gedreht wird.

4. Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem d<:r Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfedern (3, 4) Hn solchen Steilen der Trommel (1) angreifen, daß nach vollzogener Drehung der Antriebsscheibe (2) «m 90^D der Hebelarm der einer; Zugfeder (4) gleich Null und der Hebelarm der anderen Zugfeder (3) gleich der Länge des Radius der Antriebsscheibe Ist.

5. Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (11) mit der Kurbelscheibe (13) über eine Kupplung (12) verbunden ist, die ein beim Ausschaltvorgang von der Kurbelscheibe ausgehendes Drehmoment auf die Antriebsscheibe (2) nicht überträgt.

6. I'edcrspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannen der Zugfedern (3, 4), deren eines Ende mit festen Halterungen (24) verbunden ist. durch einen Elektromotor (25) mit einem Ritzel (26) erfolgt, das nach Einschaltung des Motors (25) in eine Verzahnung der Antriebsscheibe (2) eingreift und diese in die Ausgangsstellung zurückdreht.

7. Federspeicherantrieb für Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (11) außer der Kupplung (12) mit einer Klinkensperre (27) versehen ist, die nach beendeter Ausschaltung eine Rückdrehung der Kurbelscheibe (13) verhindert.