-
-
Anfiriebsvorrichtung für elektrische Schaltgeräte
-
Die Erfindung befaßt sich mit einer Antriebsvorrichtung für elektrische
Schaltgeräte mit einem Energiespeicher, der sich an einem feststehenden und an einem
beweglichen Widerlager abstützt, wobei das zur Einleitung und Abnahme der Energie
dienende bewegliche Widerlager mit verklinkbaren Ubertragungsgliedern in Verbindung
steht.
-
Die Energiespeicher, beispielsweise Zug- oder Druckfedern, dienen
dazu, die für die Schaltvorgänge benötigte Energie zu liefern und müssen daher ständig
betriebsbereit sein. Bei einer bekannten Ausführung elektrischer Leistungsschalter
(DT-OS 22 36 788) wird eine Feder durch einen Antriebsmotor über ein Klinkengesperre
schrittweise gespannt, wofür ein verhältnismäßig kleiner Motor ausreichend ist.
Im gespannten Zustand wird der Antrieb verklinkt, so daß nun durch einen Schaltbefehl
ein Schaltvorgang ausgelöst werden kann. Der Energiespeicher ist hierbei derart
bemessen, daß er sowohl die zum Einsonalten als auch die zum Ausschalten des Schalters
benötigte Energie speichert. Die Spannung des Energiespeichers für die Ausschaltung
vollzieht sich dabei während des Einschaltvorganges. Daher kann der Schalter unmittelbar
nach der Einschaltung wieder ausgeschaltet werden. Es sind jedoch auch andere Anordnungen
und Wirkungsweisen von Energiespeichern bekannt, z. B. mit getrennt zu spannenden
Federn.
-
Diesen Antriebsvorrichtungen ist gemeinsam, daß aus Sicherheitsgründen
stets mit einem Energieüberschuß gearbeitet werden muß.
-
Besonders große Energien treten dann auf, wenn --wie vorstehend erwähnt
- in einer Feder zugleich Ein- und Ausschaltenergie gespeichert wird. Der Energieüberschuß,
der nach der Durchführung
eines Schaltvorganges verbleibt, beansprucht
nicht nur die Antriebsvorrichtungen, sondern auch die Schaltgeräte als Ganzes in
erheblichem Maß. Vor allem treten starke Beanspruchungen von Lagerstellen, Hebeln,
Zahnrädern, Kurvenscheiben und Shnlichen Teilen auf, während das ganze Schaltgerät
eine schlagartige Erschütterung rerSEhrt. An besonders hoch beanspruchten Teilen,
zu denen in vorliegenden Zusammenhang auch Schütze und Relais gehören, können auch
vorzeitige Verschleißerscheinungen auftreten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch den Energieüberschuß
bedingte starke Beanspruchung der Schaltgeräte zu vermindern. Hierzu ist gemäß der
Erfindung vorgesehen, daß das bewegliche Widerlager des Energiespeichers als Kolben
in einen ortsfesten Zylinder eingreifend angeordnet ist. Dadurch wird eine wirksame,
aus nur wenigen Teilen bestehende und selbst praktisch keiner Abnutzung unterworfene
Dämpfungseinrichtung geschaffen.
-
Es sind zwar allgemein Maßnahmen zur Schwingungsdampfung bekannt,
die mit energiNeverzehrenden Anschlägen aus gummielastischem Material oder anderen
Werkstoffen arbeiten. Ferner ist die DEmpfungswirkung von Änordnungen bekannt, die
aus einem Kolben und einem Zylinder bestehen. Das Wesen der Erfindung besteht demgegenüber
in der Erkenntniss daß sich mit Hilfe einer aus sehr einfachen zusätzlichen Teilen
bestehenden Anordnung, die unmittelbar mit dem Energieseicer zusammenwirkt, eine
so wesentliche Stoßdämpfung erreichen laß't, daß die Lebensdauer von Schaitgeräten
der vorliegenden Art und der Schaltanlagen, in die sie eingebaut sind, erheblich
gesteigert werden kann.
-
Die Antriebsvorrichtung kann derart ausgebildet sein, daß eine als
Energiespeicher vorgesehene Feder mittels eines Federtellers auf wenigstens einer
Führungsstange geführt ist, die an einem als feststehendes Widerlager dienenden
Lagerbock befestigt ist, und daß der Federteer als Kolben in einen mit dem Lagerbock
verbundenen Rohlzylinder eingreift. Der gewünschte Grad der Dämpfung kann durch
das Spiel beeinflußt werden, das zwischen dem Kolben und der Zylinderwandung vorhanden
ist. Da eine mechanische Beanspruchung nicht stattfindet, arbeitet die Dämpfungs-
einrichtung
praktisch ohne Verschleiß, im Gegensatz zu Anordnungen, die sich dämpfender Körper
aus gummielastischen Massen bedienen.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen dreipoligen Mittel
spannungs Leistungs schalter.
-
Die Dämpfungseinrichtung für den Energiespeicher des in Fig. 1 gezeigten
Schalters ist in der Fig. 2 gesondert in größerem Maßstab dargetllt.
-
Der in Fig. 1 gezeigte Leistungsschalter besitzt eine Antriebsvorrichtung
mit einem Gehäuse 1, das durch ein U-förmig gebogenes Blechteil mit Schenkeln 2
und 3 gebildet wird, die an den Enden nach außen gerichtete Abwinklungen 4 und 5
tragen. Diese Abwinklungen dienen einerseits der Versteifung und können zugleich
zur Anbringung einer nicht dargestellten Abdeckung dienen, welche die gesamte Antriebsvorrichtung
nach außen abschließt. An dem Mittelteil 6 des Gehäuses 1 sind parallel zueinander
zwei Tragschienen 7 und 10 befestigt, die mit Bohrungen 8 und 9 zur Befestigung
der Schalterpole und weiteren Bohrungen 11 und 12 zur Befestigung des ganzen Leistungsschalters
versehen sind. Einer der Schalterpole 31 ist schematisch gezeigt. In den Schenkeln
2 und 3 des Gehäuses 1 ist eine Tragschiene 13 befestigt, die das Gehäuse 1 versteift
und deren über das Gehäuse 1 überstehende Enden 14 und 15 zur Aufhängung einer Einschaltfeder
16 und einer Ausschaltfeder 17 dienen. Die Einschaltf eder 16 wirkt mit einem Kurbelarm
20 zusammen, der an dem feststehenden Ende einer Spannwelle 21 befestigt ist.
-
Oberhalb der Spannwelle 21, ist in den Schenkeln 2 und 3 eine Schalterwelle
22 gelagert, die ebenfalls ein überstehendes Ende mit einem Kurbelarm 23 aufweist.
Mit diesem Kurbelarm wirkt die Ausschaltfeder 17 zusammen. Die Einschaltfeder 16
ist derart bemessen, daß sie außer der Einschaltenergie auch die Aus schaltenergie
zu speichern vermag, die während des Sinschaltsorganges auf die Ausschaltfeder 17
uebertragen wird.
-
In der Fig. 1 sind ferner in schematischer Darstellung weitere Bestandteile
der Antriebsvorrichtung eingezeichnet. Eine Einheit 24 enthält einen Notor und ein
geeignetes Getriebe zum Spannen der Einschaltfeder 16 mittels einer Schubkurbel
34 und einer in ein Klinkenrad 36 eingreifenden Schubklinke 35. Unterhalb der Einheit
24 befinden sich Meldeschalter, die zu einem Block 25 zusammengefaßt sind. Neben
der Einheit 24 und dem Block 25 ist in dem Gehäuse 1 ein Elektromagnet 26 angeordnet,
durch den die gespannte Einschaltfeder 16 freigegeben werden kann. Hierzu wird in
nicht dargestellter Weise eine Verklinkung der Spannwelle 21 gelöst. Zu einer weiteren
Einheit 27 sind Schaltgeräte zusammengefaßt, die zur Steuerung der Einheit 24 benötigt
werden. Unterhalb des Elektromagneten 26 und der weiteren Einheit 27 ist ein Einbauraum
für drei Auslöseeinheiten 30 gleicher Bauform vorgesehen. Hierbei kann es sich um
die üblichen Wandlerstrom-, Arbeitsstrom- und Unterspannungsauslöser oder ähnliche
Geräte handeln.
-
In der Fig. 1 ist der Schalter in der ausgeschalteten, jedoch betriebsbereiten
Stellung gezeigt, in der die Einschaltfeder 16 gespannt ist. Zum Einschalten wird
der Elektromagnet 26 betätigt und dadurch die erwähnte nicht dargestellte Verklinkung
der Spannwelle 21 freigegeben. Unter dem Einfluß der Einschaltfeder 16 führt die
Spannwelle 21 nun eine halbe Drehung aus und bewegt hierbei mittels einer Nockenscheibe
37 und eines mit einer Rolle 40 versehenen Kurbelarmes 41 die Welle 22. Dabei wird
über einen Kurbelarm 32 und eine Kuppelstange 33 der Schalterpol 31 betätigt, und
zugleich wird mittels des Kurbelarmes 23 die Ausschaltfeder 17 gespannt. Die entspannte
Stellung der Einschaltfeder 16 besteht nur ganz kurzzeitig, da in der Stellung der
Spannwelle 21 entsprechend der entspannten Einschaltfeder selbsttätig die Einheit
24 eingeschaltet wird, die mittels der Schubkurbel 34, der Schubklinke 35 und des
Klinkenrades 36 die Spannwelle 21 wieder schrittweise dreht und die Einschaltf eder
16 spannt.
-
Während des Einschaltvorganges entspannt sich die Einschaltfeder 16,
wodurch der Schalterpol 31 betätigt und die Ausschaltfeder 17 gespannt wird. Diese
Vorgänge vollziehen sich mit großer Geschwin-
digkeit und rufen
eine erhebliche Erschütterung des Leistungsschalters herrory da fUr die sichere
und rasche Durchführung des Vorganges ein erheblicher Energieüberschuß benötigt
wird. Die zur Verminderung dieser Erschütterungen dienende Vorrichtung wird nun
anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. In Fig. 2 ist die Vorrichtung im Schntt dargestellt,
während die Fig. 1 eine perspektivische Ansicht im Zusammenhang mit dem ganzen Schaltgerät
gibt.
-
An dem überstehenden Ende 1.5 der Tragschiene 13 ist ein Lagerbcck
42 angebracht. An dem Lagerbock sind zwei Führungsstangen 43 befestigt, die ein
unteres Federlager 44 tragen. Dieses Federlager ist durch einen Tragwinkel 38 mit
der unteren Tragschiene 10 verbunden.
-
Als beweglich-s =WEderLager der Feder 16 dient ein auf den Führungsstangen
43 gelagerter Federteller 45, der kolbenartig ausgebildet ist und mittels einer
Treibstange 46 an dem Kurbelarm 20 der Spannwelle 21 gelenkig angreift. Zur Führung
der Treibstange ist das Federlager 44 mit einem Langloch 48 versehen. An dem Lagerbock
42 ist ein Rohr 47 derart befestigt, daß sich zusammen mit dem Lagerbock 42 ein
einseitig geschlossener Hohlzylinder ergibt, in dem der Federteller 45 als Kolben
beweglich ist. Eine gelenkige Verbindung zwischen dem Federteller 45 und der Treibstange
46 ermöglicht dabei eine Schwenkbewegung der Treibstange 46 infolge der Drehung
der Spannwelle 21. Die Länge des Rohres 47 ist entsprechend dem vollständigen Hub
des Federtellers 45 bemessen.
-
In der Fig. 2 ist gestrichelt die Lage des Federtellers bei gespannter
Einschaltfeder 16 eingezeichnet. Die ausgezogen dargestellte Lage nehmen die Teile
bei entspannter Einschaltf eder 16 ein, so daß nun zwischen dem Lagerbock 42 und
dem Federteller 45 nur noch ein geringer Abstand vorhanden ist. Bei der raschen
Annäherung zwischen diesen Teilen während des Einschaltvorganges wird die in dem
Rohr 47 vorhandene Luft entsprechend den Pfeilen 39 komprimiert und dadurch eine
progressiv zunehmende Bremskraft erzeugt. Die dynamische Wirkung der Anordnung kann
durch die Wahl des Spaltes 49 zwischen dem Federteller 45 und dem Rohr 47 eingestellt
werden. Außer dem Spalt 49 können noch weitere Mittel zur
Beeinflussung
der Dämpfungskraft, beispielsweise Bohrungen in dem Federteller 45 und/oder dem
Rohr 47, vorgesehen sein, Der Spalt kann auch zwischen einer strichpunktiert in
Fig. 2 eingezeichneten Paß scheibe 50 und dem Rohr 47 gebildet sein. In diesem Fall
kann der Spalt zwischen dem Rohr 47 und dem Federteller 45 wesentlich größer sein,
so daß keine besondere Oberflächenbearbeitung des zylindrischen Umfanges des Federtellers
45 erforderlich ist. Die Paßscheibe 50 kann mit dem Federteller 45 auf beliebige
Weise verbunden werden, z. B. durch Einlegen zwischen den Federteller 45 und die
Feder 16. Diese Anordnung hat den Vorzug, daß sich die Paßscheibe 50 selbsttätig
zentriert und keine genau bearbeitete Aufnahme benötigt wird.
-
Da das Rohr 47 und der Federteller 45 bzw. die Paßscheibe 50 ohne
nennenswerte Beanspruchung zusammenwirken, findet kein mechanischer Verschleiß statt.
Die Dämpfungskräfte werden allein durch die Kompression der Luft und deren durch
die Größe des Spaltes 49 bestimmtes Entweichen erzeugt. Dadurch hat man es in der
Hand, sich dem Bewegungsablauf der Antriebsvorrichtung und den auftretenden Kräften
anzupassen.
-
Abweichend von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel
können der Zylinder und der in ihm gleitende Kolben natürlich auch an anderen geeigneten
Stellen der Antriebsvorrichtung angebracht sein. Die dargestellte Lage der Teile
hat jedoch den Vorzug, daß gegenüber einer üblichen Ausführung einer Antriebsvorrichtung
nur ein als Zylinder dienendes Rohr benötigt wird, das sich wenigstens über den
Hub der Einschaltfeder erstreckt. Die Erfindung ist ferner anwendbar bei Antriebsvorrichtungen,
die nur eine Feder oder einen anderen sich rasch entspannenden Energiespeicher enthalten.
-
4 Ansprüche 2 Figuren