DE2515949C2 - Vorrichtung zur Entkupplung einer Antriebswelle eines elektrischen Schalters - Google Patents

Description

Die l^:rfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entkupplung einer Antriebswelle eines elektrischen Schalters von dem den l'.in- bzw. Aussdialivorgang auslösenden Betätigungselement, mit einem zwischen der Antriebswelle des Schalters und der Welle des Betätigungselementes angeordneten Differentialgetriebe mit zwei in einer Ausgleichstrommel angeordneten Kegelrädern, wobei ein Kegelrad mit der Welle des Betätigungselementes und das andere Kegelrad mit der Antriebswelle des Schalters drehbar verbunden ist.

Es sind verschiedene Schaltgeräte bekannt, welche bei Vorliegen eines Fehlers in der dazugehörigen AnIage bzw. im einzuschaltenden Gerät, wie z. B. Unterspannung, Überstrom, Ausfall der Spannung etc. selbständig ausschalten, bzw. ein Einschalten des Gerätes verhindern. Diese Schaltgeräte sind meistens mit einem Kniehcbelsystem ausgerüstet und haben den Nachteil, daß die drehende Bewegung des Betätigungselementes in eine geradlinige Bewegung des Kniehebels und dann wieder in eine drehende Bewegung des Schalters umgelenkt werden muß. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtungen ist, daß durch die mehrmalige Umlenkung der Kräfte und die Vielzahl der Lagerungen große Reibungen auftreten und die Vorrichtung nur für eine bestimmte Kontaktanordnung geeignet ist

Weiters wurde durch die DE-AS 11 02 866 eine Vorrichiung der eingangs erwähnten Art bekannt, bei der das abtriebsseitige Kegelrad des Differentialgetriebes drehfest mit der Schalterwelle verbunden ist und an dieser Klinken zur Verrastung der Ein- und der Aus-Stellung angeordnet sind. Der Antrieb erfolgt dabei mittels eines Motors über das zweite, lose auf der Schalterwelle drehbare Kegelrad, wobei ein dazwischen liegendes Ausglcichsrad vorgesehen ist, das an einem auf der Schalicrwclle drehbaren Hebel angeordnet ist, an dessen /weitem Ende eine als Kraftspeicher dienende Federangreift.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß nur ein direkt mit dem Kraftspeicher verbundenes Ausgleichsrad vorgesehen ist, wodurch sich entsprechend hohe auf dieses einwirkende Kräfte und damit eine hohe Flächenpressung ergibt, wodurch praktisch nur eine Ausführung in Metall möglich ist, die einen entsprechend hohen Aufwand bei der Herstellung erfordert. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Lösung liegt darin, daß bei jedem Schaltvorgang der Kraftspeicher aufgezogen werden muß. Dies ist bei einem mit einem Motor getriebcncn Schalter zwar nicht von besonderer Bedeutung, umso mehr aber bei von Hand aus betätigbaren Schaltern. Außerdem ist bei der bekannten Vorrichtung keine Freiauslösung vorgesehen und es läßt sich bei deren Konstruktionsprinzip eine solche auch kaum vorsehen.

Weiters wurde durch die DE-PS 9 07 668 ein Kraftantrieb für einen Kurztrennschalter bekannt, bei dem /wischen einem Motor und einem Kraftspeicher ein Differentialgetriebe angeordnet ist, wobei dieser Kraftspeicher nach dein Lösen einer Verriegelung zum Einschalten und Aufziehen eines weiteren zum Ausschalten dienenden Kraftspeichers dient. Auch bei dieser sehr komplizierten Vorrichtung ist es stets erforderlich, vor jedem Einschaltvorgang den Kraftspeicher aufzuziehen, wobei die Verrastung an der Schalterwellc bzw. an Schaltcrhilfswellen angeordnet sind.

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei der diese Nachteile vermieden sind, die es erlaubt. Kontaktelenienle in verschiedener Variation, sowohl in bezug auf die Größe des Schaltwinkcls. der Zahl der Kontakte und deren .Schaltprogramme, wie sie z. B. mit Nockcnsehallern ausgeführt werden, ankuppeln zu können, ohne die Funktion der Vorrichtung störend zu beeinflussen unj

außerdem mehrstufige Kontaktelemente zu betätigen, die dann in einer beliebigen Stellung ausgelöst werden können.

Dies wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs ausgeführten Art dadurch erreicht, daß die Ausgleichstrommel des Differentialgetriebes koaxial zur Achse der Kegelräder drehbar gelagert ist, mit einer lösbaren und die Drehung der Ausglcichstronimel verhindernden Sperre versehen ist und die Ausgleichstrommel durch eine Feder in Richtung gegen die Sperre verdrehbar isu

Bei Vorliegen eines Auslöseimpulses wird das Kontaktsystem in die Nullstellung gebracht, während das Betätigungselement völiig unabhängig vom Kontaktsystem nach der Freigabe durch den Betätigenden sich in eine Auslösestellung bewegt Das Festhalten des Betätigungselementes in der Einschaltstellung bei Vorhandensein eines Auslöseimpulses verhindert in keiner Weise das Auslösen des Schalters (Freiauslösung). Ferner kann die in der Nullstellung bereits in der Vorrichtung gespeicherte Rückzugkraft die Vorrichtung bei Vorliegen eines Auslöseimpulses nur bei eingeschalteter Stellung und nicht bei Nullstellung des Betätigungselemcntes auslösen. Dadurch ist es auch möglich, den Schalter von Hand aus zu schalten, ohne bei jedem Einschaltvorgang die Feder aufziehen zu müssen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung eines Differentialgetriebes, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgcmäße Vorrichtung gemäß F i g. 1;

Fig.3 eine Draufsicht auf den linken Teil der Vorrichtung nach Abhebung des Deckels des Gehäuses 4 und Entfernung der Griffwelle 2;

Fig. 4 eine Draufsicht ähnlich jener gemäß F i g. 3. wobei jedoch zusätzlich die Steuerscheibe 7, das obere Kegelzahnrad 8 und der Hilfsstößel 22 entfernt wurden;

Fig. 5 eine Schnittansicht gemäß der Linie V-V in F i g. 2 und

Fig.6 eine Schnittansicht in schematischcr From durch eine andere Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Planetengetriebcs.

Die in den Fig. 1—5 mit 1 bezeichnete Vorrichtung besitzt eine Betätigungswelle 2. auf welcher am oberen Ende ein Drehgriff (nicht gezeigt) aufgesetzt ist. Die möglichen Stellungen des Drehgriffes und der Betätigungswelle 2' sind aus den Diagrammen A und B (Fig. 1) ersichtlich. Die Welle 2 ist im Außengehäuse 4 mittels eines Lagerringes 6 zentriert. Unterhalb des Lagerringes ist eine Steuerscheibe 7 an der Welle ? befestigt. Zwischen der Betätigungswelle 2 und der Schalterantriebswelle 2' ist ein Differentialgetriebe mit einer Trommel 10 angeordnet, wobei das Kegelrad 8 des Getriebes mit der Betätigungswelle 2 und das Kegelrad 9 mit der Schalterantriebswelle drehbar verbunden ist. Die Schalterantriebswelle 2' besitzt in ihrer Nullstellung einen Anschlag (nicht gezeigt). Der untere Teil der Trommel 10 geht in ein rohrartiges Stück 10a über und ist von einer Feder 13 umschlossen, die als Spiralfeder ausgebildet ist und mit einem Ende ;in der Trommelwand und mit dem anderen Ende am Außengehäuse 4 befestigt ist (siehe insbesondere I- i g. 5).

Im folgenden werden die Einzelheiten der Steuerscheibe 7 und der Trommel 10 beschrieben, wobei insbesondere die F i g. 1 und 2 sowie 3 bzw. 4 zu beachten sind. Die Steuerscheibe 7 ist mit einer viereckigen Ausnehmung 12 an der Welle 2 fix angeordnet Sie weist einen als Anschlag dienenden nasenartigen Fonsatz 14 sowie zwei Ausnehmungen 15, 16 auf. Unter Bedachtnähme der in den F i g. 1 und 3 mit Pfeil 17 bezeichneten Drehrichtung ist die Ausnehmung 15 an der Auslaufseite und die Ausnehmung 16 an der Zulaufseite mit Abschrägungen 15;» bzw. 16;i versehen. De^r Fortsatz 14 ksnn in einer kreisbogenförmigen Ausnehmung 18 dos

so Gehäuses 4 bewegt werden. Die Trommel 10 weist an ihrem äußeren Umfang einen als Sperrnase dienenden Ansatz 19 und einen als Anschlag dienenden Fortsatz 20 auf. Der Fortsatz 20 kann in der Ausnehmung 18 des Gehäuses 4 verdreht werden. Dabei ist es ohne weiteres denkbar, die Ausnehmungen für den Fortsatz 14 bzw. 20 gesondert im Gehäuse 4 auszubilden. Der als Sperrnase dienende Ansatz 19 der Trommel 10 wirkt mit einem Hauptstößel 21. die Steuerscheibe 7 mit einem Hüfsstößel 22 zusammen.

Der Hauptstößel 21 ist ein in einer Führung 24 längsverschiebbar gelagertes Betätigungselement mit etwa viereckigem Querschnitt und einem von der Seite gesehen etwa U-förmigen Sitz 25 mit ungleichlangen Schenkeln, der zur Aufnahme und gleichzeitiger Führung des Hilfsstößels 22 dient Das vordere Ende des Hauptstößels 21 ist als ein Anschlag 26 für den Ansatz 19 der Trommel 10 ausgebildet. Am anderen Ende des Hauptstößels 21 ist ein kegeistumpfförmiger Bolzen 27 eingesetzt, an dem eine Feder 28 sitzt. Auch das Ende des

jo Hilfsstößels 22 weist einen kegelstumpfförmigen Bolzen

29 mit einer auf diesem sitzenden Feder 30 auf.

Das Außcngchäuse 4 der Vorrichtung 1 ist in dem die Stößeln 21,22 aufnehmenden Bereich länglich verzogen und weist im Inneren eine Führung 24 für den Hauptstö-

)> ßel 21 auf. Quer zum Hauptstößel 21 ist in einer Führung ein Magnetstößel 23 eingesetzt. Der Magnetstößel 23 besteht aus einem quer zum Hauptstößel 21 angeordneten Halter, der im vorliegenden Beispiel mehrteilig ausgebildet ist. Beidseitig zum Hauptstößel 21 sind HuI-

4« tewände 32, 33 eingesetzt, die mit querverlaufenden Schlitzen 34 bzw. 35 versehen sind, die zur Aufnahme von mit Rollen 36, 37 ausgestatteten Bolzen 38 bzw. 39 dienen. Die Bolzen 38 und 39 sind am Hauptstößel 21 befestigt Die Haltewände 32, 33 sird an einem Magnet·

4^r> kern 40 befestigt, der zur Aufnahme einer Magnetspule 41 dient. Anstelle der elektromagnetischen Betätigung des Hauptstößels 21 kann dieser bei Auftreten eines Auslöseimpulses auch mechanisch, hydraulisch bzw. pneumatisch betätigt werden.

5« Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt: In der in der Zeichnung in Nullstellung gezeigten Lage ist die Rückzugfeder 13 gespannt, der Magnet im erregten Zustand, wobei der Hauptstößel 21 durch die ihn beaufschlagende Feder 28 und unter der Wirkung der Magnetkraft mit seinem Anschlag 26 an den Ansatz 19 der Trommel 10 gedruckt wird. Die Feder

30 ist in der Nullstellung des Schalters entspannt und der Hilfsstößel 22 ragt mit seinem Vorderteil in die Ausnehmung 15 der Steuerscheibe 7.

wi Wird nun der an der Welle 2 sitzende Griff in Richtung des Pfeiles 3 verdreht, wird über das Differentialgetriebe, d.h. über die Kegelräder 8 und 11 auch das Kegelrad 9 und damit auch die Schalterantriebswelle in Richtung des Pfeiles 5 verdreht. Dabei bleiben die

b^r) Trommel 10 und die Feder 13 durch den Hauptstößel 21 in ihrer Lage fixiert. Der Hilfsstößel 22 wird jedoch gegen die Kraft der Feder 30 mittels der Steuerscheibe 7 nach rückwärts verschoben Hn Hin Maltnl^rafi J=-

Magneten zusammen mit der Kraft der Feder 28 größer ist als die Kraft der Feder 30, wird der Hauptstößel 21 nicht betätigt. Die Drehrichtung der Steuerscheibe 7 ist durch den Pfeil 17 angedeutet. Beim Ausschalten wird die Drehrichtung umgekehrt, wobei der Schalterantrieb in gleicher Weise über das Differentialgetriebe betätigt wird.

Wird nun, aus welchem Grund immer, die elektrische Schutzeinrichtung tätig, welche der Anlage, bzw. dem einzuschaltenden Gerät zugeordnet ist, wird der Elektromagnet entregt und damit die Haltekraft des Magneten aufgehoben.

Wird nun der Drehgriff und damit die Griffwclle 2 mit der Steuerscheibe in Richtung der Schaltsiellung 1 (im Uhrzeigersinn) bewegt, dreht sich zunächst die Schalterantriebswelle 2' in einem kleinen Drehwinkel im Gegenuhrzeigersinn in Richtung der Schaltstcllung mit. Nachdem jedoch die Steuerscheibe 7 den Hilfsstößel 22 gegen die Feder 30 bewegt hat, drückt diese den Hauptstößel 21 nach rechts und zwar weg vom Ansatz 19 der Trommel 10. Dies ist deshalb möglich, weil die Feder 30 eine größere Kraft ausübt als die Feder 28. Da nun die Trommel 10 freigegeben ist, dreht sich diese unter der Wirkung der Rückzugfeder 13 im Uhrzeigersinn, wodurch die Schalterantriebswelle 2' im Uhrzeigersinn zurück in Nullstellung bis zu einem Anschlag (nicht gezeigt) geführt wird. Nach Freigabe des Drehgriffes dreht sich dieser gleichfalls im Uhrzeigersinn über die Schaltstellung 1 hinaus in eine Auslösestellung, in welcher der Fortsatz 14 der Steuerscheibe 7 auf einen Anschlag aufruht. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird somit bei Ansprechen der Schutzeinrichtung auf einfache Weise die Griffwelle 2 von der Schalterbetätigungswelle 2' entkuppelt, wobei der Griff sich von selbst in die Auslösestellung weiterdreht.

Nach Beseitigung des die Schutzeinrichtung auslösenden Fehlers, wird der Elektromagnet wieder erregt und der Hauptstößel 21 und der Hilfsstößel 22 werden wiederum gegen die Trommel 10 bzw. gegen die Steuerscheibe 7 gedruckt, da die Summe der Magnethaltekraft und der Kraft der Feder 28 wieder größer ist als die Kraft der Feder 30. Der Schalter kann erst dann wieder betätigt werden, wenn der Drehgriff entgegen dem Uhrzeigersinn und gegen die Kraft der Rückzugfeder 13 wieder in die Nullstellung zurückgedreht wird und der Hauptstößel 21 am Anschlag 19 der Trommel 10 und der Hilfsstößel 22 in der Ausnehmung 15 der Steuerscheibe einrastet. Ist der die Schutzeinrichtung auslösende Fehler nicht behoben, so kann zwar der Drehgriff in die Nullstellung nicht jedoch in eine Schaltstellung zurückgedreht werdcr·. 1st der Fehler nicht behoben, rastet der Drehgriff in der Schaltstellung nicht ein, so daß der Drehgriff bei Freigabe wieder in die Auslösestellung zurückkehrt Ein Einschalten des Schalters vor Behebung des Fehlers ist daher nicht möglich.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel eingeschränkt Es sind einige Abwandlungen denkbar, ohne den Rahmen des Schutzumfanges zu verlassen. So können beispielsweise anstelle eines Differentialgetriebes Planetengetriebe oder andere Ausgleichsgetriebe Anwendung finden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist schematisch in F i g. 6 dargestellt.

In F i g. 6 wurden für korrespondierende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1—5. Die Griffwelle 2 ist mit dem inneren Zahnrad 41 und die Schallerbetätigungswelle 2' mit dem Hohlrad 43 verbunden. Das Hohlrad ist von einer Lagertrommel 44 umgeben, welche als Lagerung für die Zahnräger 42 dient und eine Sperrnase 19 aufweist. Bei Verdrehung der Griffwelle 2 im Uhrzeigersinn wird die Schalterbetätigungswelle 2' gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Wird durch einen Auslöseimpuls von der Schutzeinrichtung und durch Betätigung des Drehgriffes der Hauptstößel 21 zurückgezogen beginnt sich die Lagertrommel 44 unter der Wirkung der Rückzugsfeder 13 zu drehen, wodurch sich die Schalterantriebswelle 2' im Uhrzeigersinn zurück in die Nullstellung bewegt. Die Griffwelle 2 mit dem Drehgriff dreht sich über die Schaltstellung in die Auslösestellung weiter. Bei der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform können natürlich die Griffwelle 2 und die Schalterbetätigungswelle vertauscht werden. Ferner können auch andcrs aufgebaute Planetengetriebe mit entsprechenden Abänderungen erfindungsgemäß Verwendung finden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entkupplung einer Antriebswelle eines elektrischen Schalters von dem den Ein- bzw. Ausschaltvorgang auslösenden Betätigungselement, mit einem zwischen der Antriebswelle der Schalters und der Welle des Betätigungselementes angeordneten Differentialgetriebe mit zwei in einer Ausgleichstrommel angeordneten Kegelrädern, wobei ein Kegelrad mit der Welle des Bctätigungselementes und das andere Kegelrad mit der Antriebswelle des Schalters drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichstrommel (10) des Differentialgetriebes mit dem Tel- lerrad (11) koaxial zur Achse der Kegelräder (8, 9) drehbar gelagert ist, mit einer lösbaren und die Drehung der Ausgleichstrommel (10) verhindernden Sperre versehen ist und die Ausgleichstrommel (10) durch eine Feder (13) in Richtung gegen die Sperre verdrehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zur Verdrehung der Ausgleichstrommel (10) als Spiralfeder ausgebildet ist und zwischen dem Ausgleichsgehäuse (10) und dem Außengehäuse (4) der Vorrichtung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausglcichstrommel (10) an der Außenseite eines Fortsatz, Ansatz od. dgl (19) als Anschlag für einen Stößel (21) aufweist, welcher jo zur Lösung der Sperre verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch bzw. pneumatisch lösbar ist. J5

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bctätigungswelle (2) eine Steuerscheibe (7) bis zu einem Anschlag drehbar verbunden ist und die Steuerscheibe eine Ausnehmung (15) aufweist, in welche ein unter dem Druck einer Feder (30) stehender Hilfsstößel (22) einrastet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hilfsstößel (22) in die Ausnehmung (15) der Steuerscheibe (7) drükkende Feder (30) mit dem Hauptstößel (21) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufscitc der Ausnehmung (15) der Steuerscheibe (7) mit einer Abschrägung(15.i,) versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstößel (21) von einem Elektromagneten betäligbar ist, wobei die Kraft der den Hilfsstößel (22) beaufschlagenden Feder (30) größer als die Kraft der den Hauptstößel beaufschlagenden Feder (28) ist, jedoch kleiner als die Summe der Kraft der schwächeren Feder (28) und der Haltekraft des Magneten und die den Hilfsstößel (22) beaufschlagende Feder in der Nullstellung des Schal- «> ters entspannt ist.