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Hochspannungsschaltgerät, insbesondere Trennschalter Die Erfindung
betrifft ein Hochspannungsschaltgerät, insbesondere Trennschalter, mit auf zumindest
einen Schaltarm arbeitendem Antrieb, vorzugsweise aus Elektromotor und Getriebe,
und Einrichtung zur Stellungsmeldung des Schaltarms in Einschalt-und Ausschaltstellung,
wobei der Antrieb mit einem Ausgangsritzel auf ein Betatigungszahnrad arbeitet,
das BetEtigungszahnrad. drehfest auf einer Betätigungswelle sitzt und an die Betätfgungswelle
der Schaltarm (unmittelbar oder mittelbar) angeschlossen ist.
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Bei (aus der Praxis) bekannten Hochspannungsschaltgeräten der eingangs
beschriebenen Art erfolgt die Stellungsmeldung über Endschalter oder dergleichen.
Das bereitet Schwierigkeiten, wenn verlangt wird, daß die Stellungsmeldung erst
erfolgt, wenn der Schaltarm die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung tatsächlich erreicht
hat und z. B., hinsichtlich der Einschaltstellung, sowohl den vollen Nennstrom als
auch den vollen Kurzschlußstrom führen kann und gegen Kurzschlußkräfte und andere
äußere Kräfte, z. B. Wind, verriegelt ist. Die Möglichkeiten, diese Forderungen
zu errüllen, werden begrenzt durch die zusätzliche Forderung, daß die Einrichtung
zur Stellungsmeldung kraftschlüssig und möglichst auch formschlüssig betätigt werden
soll.
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Da die bei bekannten Hochspannungsschaltgeräten verwendeten Endschalter
für die erforderlichen Schaltvorgänge, beispielsweise 220 Volt Gleichspannung, 5
Ampere nicht zu vernachlässigende Funktionswege haben, kann bei den bekannten Ausführungsformen
nicht ausgeschlossen werden, daß eine Stellungsmeldung bereits erfolgt, bevor der
Schaltarm die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung erreicht hat.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Hochspannungsschaltgerät
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Stellungsmeldung mit Sicherheit
erst dann erfolgt, wenn der Schaltarm die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung erreicht
hat.
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Das erfindungsgemäße Hochspannungsschaltgerät, bei dem diese Aufgabe
gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungszahnrad lediglich als
Zahnradsegment ausgeführt ist und von dem Ausgangsritzel freikommt, wenn der Schaltarm
seine Einschalt- bzw. Ausschaltstellung erreicht, und daß auf die Betätigungswelle
lose zusätzlich ein Vorlaufzahnrad und ein Antriebszahnrad
für
die Einrichtung zur Stellungsmeldung aufgesetzt sind, die synchron angetrieben sind,
wobei das Vorlauf zahnrad mit einem Mitnehmersegment über einen Mitnehmerstift des
Betätigungszahnrades bei einer Stellbewegung das Betätigungszahnrad mitnimmt und
mit dem Ausgangsritzel wieder in Eingriff bringt und wobei das Antriebs zahnrad
für die Einrichtung zur Stellungsmeldung Schaltstifte oder Schaltnocken auSweist,
die erst bei Erreichen einer Stellung des Antriebszahnrades, die über die der Einschalt-
bzw. Ausschaltstellung des Schaltarmes entsprechende Stellung des Betätigungszahnrades
hinausgeht, die Stellungsmeldung auslösen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die angestrebte Sicherheit
der Stellungsmeldung nur erreichbar ist, wenn die Stellungsmeldung abgeleitet wird
von Elementen, die nach einlaufen des Schaltarmes in die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung
noch einen überhub ausführen. Das wird durch die Auskupplung des zu diesem Zweck
als Zahnradsegment ausgeführten Betätigungszahnrades erreicht, während sich das
Antriebs zahnrad für die Einrichtung zur Stellungsmeldung weiterbewegt, bis im Sinne
des- Überhubs die Stellungsmeldung erfolgt. Bei Verwirklichung dieser Maßnahmen
muß Vorsorge getroffen werden, daß nach Umsteuerung der Bewegungsvorgänge im Zuge
der Durchführung der umgekehrten Schaltung, das heißt bei der Ausschaltbewegung,
das Betätigungszahnrad wieder mit dem Ausgangsritzel in Eingriff kommt. Das geschieht
mit Hilfe des Vorlaufzahnrades, dessen Bewegung bei der Einschaltbewegung synchron
zur Bewegung des Antriebszahnrades rür die Einrichtung zur Stellungsmeldung erfolgen
muß, wobei hier Jedoch ein zusätzlicher Freilauf eingeschaltet werden kann. Einen
solchen
Freilauf erreicht man z. B. dadurch, daß auch das Vorlauf
zahnrad als Zahnradsegment ausgebildet ist, jedoch so, daß es von dem Ausgangsritzel
erst freikommt, nachdem das Betätigungszahnrad freigekommen ist. Im übrigen muß
in diesem Fall durch eine Feder dafür Sorge getragen werden, daß das Vorlaufzahnrad
stets mit dem Ausgangsritzel so in Kontakt bleibt, daß bei Umkehr der Bewegungsrichtung
des Ausgangsritzel das Betätigungszahnrad ohne weiteres wieder mitgenommen wird.
Im übrigen sind, bis auf die so definierten Freiheitsgrade, alle Teile kinematisch
eindeutig miteinander gekoppelt.
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Im einzelnen bestehen zur Verwirklichung der Erfindung mehrere Möglichkeiten.
So ist eine bevorzugte Ausführungs£orm der Erfindung, bei der auf sehr einfache
Weise der beschriebene Synchronismus zwischen der Bewegung des Vorlaufzahnrades
und des Antriebszahnrades für die Einrichtung zur Stellungsmeldung verwirklicht
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungszahnrad, das Vorlaufzahnrad und
das Antriebszahnrad von dem gleichen Ausgangsritzel angetrieben sind. Die Einschalt-
bzw. Ausschaltstellung des Schaltarms muß bei einem erfindungsgemäßen Hochspannungsschaltgerät
selbstverständlich eindeutig festgelegt werden, da in der beschriebenen Weise der
Schaltarm von dem Antrieb entkuppelt wird.
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Dazu lehrt die Erfindung, daß die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung
des Schaltarms durch einen auf die Betätigungswelle drehfest aufgesetzten Anschlagarm
mit zugeordneten Anschlägen sowie Rastsitzausbildungen, z. B. mit einer federbelasteten
Rastkugel, festgelegt ist.
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Die Steuerung des Antriebes für die Einschalt- bzw. Ausschaltbewegung
des Schaltarms erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungsschaltgerät auf bekannte
Weise und bedarf daher im einzelnen nicht der Beschreibung.
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Im folgenden werden die beschriebenen Merkmale der Erfindung und ihre
Funktionsweise anhand einer lediglich ein Ausrührungsbeispiel darstellenden Zeichnung
ausführlicher erläutert; es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 die Seitenansicht
eines erfindungsgemäßen Hochspannungsschaltgerätes in der Ausführungsform als Trennschalter,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 in gegenüber den Fig.
1 und 2 wesentlich vergrößertem Maßstab, perspektivisch und ausschnittsweise, einen
Schnitt in Richtung A - A durch den Gegenstand nach Fig. 1.
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Das in den Figuren dargestellte Hochspannungsschaltgerät ist ein Trennschalter,
und zwar ein Zweisäulentrennschalter mit zwei in Richtung der eingezeichneten Pfeile
1 schwenkbaren Schaltarmen.2, 3 die an ihren Enden einander zugeordnete Kontaktelemente
4, 5 tragen. Zum dargestellten Hochspannungsschaltgerät gehört weiter an Antrieb
aus Elektromotor 6 und Getriebe 7, der auf die Schaltarme 2, 3 arbeitet, gehört
fernerhin eine Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung der Schaltarme 2, 3 in Einschaltstellung,
die in Fig. 2 ausgezogen gezeichnet ist, bzw.
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in Ausschaltstellung, die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist.
Die Betätigung der Schaltarme 2, 3 erfolgt über besondere Hebelgestänge 9, die ihrerseits
an einen Betätigungskurbelarm 10, 11 angeschlossen sind. Dabei ist für Jeden Schaltarm
2, 3 ein besonderer Betätigungskurbelarm 10, 11 vorgesehen, der Schwenkwinkel dieser
Betätigungskurbelarme 10, 11 beträgt etwas mehr als 1800.
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Insbesondere aus der Fig. 3 entnimmt man, daß das Getriebe 7 mit einem
Ausgangsritzel 12 auf ein Betätigungszahnrad 14 arbeitet, das Betätigungszahnrad
14 drehfest auf einer Betätigungswelle 13 sitzt und an die Betätigungswelle 13 die
Schaltarme 2, 3 im Ausführungsbeispiel über die Betätigungskurbelarme 10, 11 und
das Hebelgestänge 9 angeschlossen sind.
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Das Betätigungszahnrad 14 ist lediglich als Zahnradsegment ausgeführt
und kommt von dem Ausgangsritzel 12 frei, wenn die Schaltarme 2, 3 ihre Einschalt-
bzw. Ausschaltstellung erreichen.
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Auf die Betätigungswelle 13 ist zusätzlich lose ein Vorlaufzahnrad
15 und ein Antriebs zahnrad 16 für die Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung aufgesetzt.
Das Vorlauf zahnrad 15 ist als Zahnradsegment, Jedoch mit einem größeren Sektor
als das Betätigungszahnrad 14, ausgeführt. Das lose auf die Betätigungswelle 13
aufgesetzte Vorlauf zahnrad 15 ist mit einem Mitnehmersegment 17 versehen, welches
über einen Mitnehmerstift 18 des Betätigungszahnrades 14 bei einer Stellbewegung
das Betätigungszahnrad 14 mitnimmt und mit dem Ausgangsritzel 12 wieder in Eingriff
bringt.
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Das mit dem Ausgangsritzel 12 ständig in Eingriff befindliche Antriebszahnrad
16 für die Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung besitzt Schaltstifte 19, die erst
bei Erreichen einer Stellung des Antriebeszahnrades 16, die über die der Einschalt-
bzw. Ausschaltstellung der Schaltarme 2, 3 entsprechende Stellung des Betätigungszahnrades
14 hinausgeht, die Stellungsmeldung auslösen.
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In den Figuren ist dargestellt, daß im Ausführungsbeispiel das Betätigungszahnrad
14, das Rückstellzahnrad 15 und das Antriebszahnrad 16 von dem gleichen Ausgangsritzel
12 angetrieben sind, was in antriebstechnischer Hinsicht besonders einfache ist.
Die Einschalt- bzw. Ausschaltstellung der Schaltarme 2, 3 sind durch einen auf die
Betätigungswelle 13 drehfest aufgesetzten Anschlagarm 20 mit zugeordneten Anschlägen
21, 22 sowie Rastsitzausbildungen 23 festgelegt, wobei im Ausführungsbeispiel und
nach bevorzugter Lehre der Erfindung den Rastsitzausbildungen 23 eine federbelastete
Rastkugel 24 zugeordnet ist.
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Zur Erläuterung der Funktion des erfindungsgemäßen Hochspannungsschaltgerätes
wird an die Fig. 3 angeschlossen. Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Hochspannungsschaltgerät,
bei dem sich die Schaltarme 2, 3 in Einschaltstellung befinden. Dabei liegt der
auf die Betätigungswelle 13 drehfest aufgesetzte Anschlagarm 20 an dem Anschlag
21 an, die schon beschriebene Rastkugel 24 befindet sich in der zugeordneten Rastsitzausbildung
23.
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Das Betätigungszahnrad 14 ist ausgekuppelt, das Vorlauf zahnrad 15
hat sich demgegenüber weiterbewegt, das Mitnehmersegment 17 ist von dem Mitnehmerstift
18 des Betätigungszahnrades 14 freigekommen und das weiterhin über das Ausgangsritzel
12 bewegte Antriebszahnrad 16 für die Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung hat die
Stellungsmeldung ausgeführt.
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Im Ausführungsbeispiel ist für die Stellungsmeldung ein Schaltelement
25 vorgesehen, welohes nach Art eines Malteser Kreuzes aufgebaut ist und von den
entsprechenden Schaltstiften 19 des Antriebszahnrades 16 der Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung
betätigt wird. Auch hier sind über Rastsitzausbildungen 26 die verschiedenen Stellungen
des Schaltelementes 25 fixiert. Bei der
dargestellten Ausführungsform
ist hierzu das Schaltelement 25 auf einer Schaltwelle 28 angeordnet, die eine mit
den Rastsitzausbildungen 26 versehene Scheibe 29 trägt. Den Rastsitzausbildungen
26 ist eine federbelastete Rastkugel 30 zugeordnet. Auf der Schaltwelle 28 ist ferner
ein Schaltnocken 31 zur Betätigung eines Meldeschalters 32 vorgesehen.
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Wird eine umgekehrte Bewegung der Schaltarme 2, 3 eingeleitet - um
diese in ihre Ausschaltstellung zu bewegen - so erfährt zunächst das Ausgangsritzel
12 ein entsprechendes Drehmoment.
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Es setzt sich in Bewegung und nimmt dabei das Antriebszahnrad 16 für
die Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung mit. Der Schaltstift 19 kommt von dem Schaltelement
25 frei. Gleichzeitig kuppelt das im Ausführungsbeispiel zunächst ausgekuppelte
Vorlaufzahnrad 15 unter der Wirkung der Feder 27 mit dem Ausgangsritzel 12 wieder
ein, so daß alsbald das Mitnehmersegment 17 des Vorlaufzahnrades 15 über den Mitnehmerstift
18 des Betätigungszahnrades 14 das Betätigungszahnrad 14 mitnimmt und wieder einkuppelt.
Nunmehr bewegen sich sowohl das Betätigungszahnrad 14 als auch das Vorlaufzahnrad
15 als auch das Antriebs zahnrad 16 für die Einrichtung 8 zur Stellungsmeldung synchron,
bis nach einer Schwenkbewegung des Anschlagarmes 20 um etwa 1800 der Anschlagarm
20 an dem in Fig. 3 auf der gegenüberllce;enden Seite dargestellten Anschlag 22
anliegt und die Rastkugel 24 in die zugeordnete Rastsitzausbildung 23 einrastet.
Nunmehr befinden sich die Schaltarme 2, 3 in ihrer Ausschaltstellung, die nach Erreichen
des gewünschten überhubes durch die Einrichtung 8 für die Stellungsmeldung angezeigt
wird.