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Antrieb für elektrische Schaltgeräte
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Die Erfindung betrifft einen Antrieb für elektrische Schaltgeräte,
insbesondere für in gekapselten Schaltzellen untergebrachte Hochspannungsschaltgeräte.
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Bekannte Antriebsarten haben Nachteile.
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Metallene Antriebsgestänge sind wegen der zu übertragenden Zug- und
Druckkräfte aufwendig stabil ausgeführt; sie müssen insbesondere wegen der einzuhaltenden
Schlagweiten einen gehörigen Abstand zu den hochspannungsführenden Teilen einhalten,
wodurch sich die Breitenabmessung einer Schaltzelle wesentlich vergrößern kann.
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Bei Zahnradantrieben fallen zwar derartige Zug- und Druckkräfte nicht
an, wegen der hohen spezifischen Zähnebelastung sind diese Antriebe jedoch nur mit
teuren Metallzahnrädern zu betreiben.
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Schließlich ist es bekannt (DT-AS 1 540 422), Schalter mittels biegsamen
und mindestens teilweise isolierenden Stabes anzutreiben, der in einem starren oder
biegsamen aus Isolierstoff bestehenden Mantel durch Rollkörper geführt ist, wobei
Zug- und Druckkräfte übertragbar sind. Dieser komplizierte Führungsmechanismus läßt
keine kostengünstige Herstellung zu.
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Hinzu kommen noch notwendige Armaturen, die diese Antriebsart
noch
zusätzlich verteuern.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen, gegen Einbautoleranzen
weitestgehend unempfindlichen, eine schmale Zellenbauweise ermöglichenden Antrieb
für elektrische Schaltgeräte anzugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen isolierenden Zahnriemen, der
je eine Zahnriemenscheibe auf einer Antriebs- und der Schalterwelle des Schaltgerätes
umschlingt.
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Solche Zahnriemen sind als Übertragungsmittel an sich bekannt.
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So werden sie z.B. bei Verbrennungsmotoren zum Antreiben der Nockenwelle
eingesetzt. In der Regel besteht dieser erprobte Riemen aus einem isolierenden Kunststoff,
z.B. Neoprene, mit eingelagerten Glasfasern. Das Zahnscheibenmaterial ist vorteilhaft
ebenfalls ein isolierender Kunststoff, z.B. ein glasfaser-oder mineralverstärktes
Polyamid. Die Kunststoffteile gewährleisten eine gedämpfte, ruhige Krafteinbringung.
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Mit der Erfindung erhält man eine elektrisch nichtleitende Kraftantriebsverbindung,
die kleine seitliche Abstände zum Schalter und anderen hochspannungsführenden Teilen,
z.B. den Sammelschienen, zuläßt. Die Kraftübertragung erfolgt synchron und schlupffrei.
Durch den großen Umschlingungswinkel (bis 1800) der Zahnscheiben ergeben sich geringe
spezifische Zähnebelastungen. Die Zahnscheiben sind daher im Spritzgußverfahren
herstellbar.
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Der Zahnriemen ist ferner ein längenstabiler Zugkörper mit hoher Bruchsicherheit.
Es können mit ihm größere Entfernungen zwischen Antriebs- und Schalterwelle kraftschlüssig
überbrückt werden.
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Dabei können die zu kuppelnden Zahnscheiben sowohl in der Höhe als
auch etwas in seitlicher Richtung zueinander versetzt angeordnet sein, womit Einbautoleranzen
ausgleichbar sind.
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Ein besonderer Vorzug der neuen Kraftverbindung ist, daß sie beim
Ein- und Ausschalten nur Zugkräfte und keine Druckkräfte zu übertragen braucht,
was sich auch für die Zellenkonstruktion günstig auswirken kann. Verlegt man den
Riemenantrieb in den seitlichen Zellenrahmen, so hat man nur Zugkräfte in diesem
Bereich, die dort leicht aufzufangen sind.
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Da nur eine minimale Riemenstraffung notwendig ist, ergeben sich geringe
Lagerbelastungen der Wellen. Ein Nachspannen des Riemens ist in der Regel nicht
erforderlich, was weitestgehende
Wartungsfreiheit bedeutet. Ein
Riemenspanner kann lediglich beim Einbau notwendig sein, um die in konfektionierten
Längen angelieferten Riemen zu kürzen. Selbstverständlich eignen sich für den Antrieb
auch Motoren, die z.B. in der Frontplatte der Schaltzelle unterbringbar sind.
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Die Zahnriemen sind als Flachriemen im Handel in nahezu beliebigen
Längen erhältlich. Gleichwohl sollen von der Erfindung auch schmale, mittels Kunststoffkettengliedern
aufgebaute Riemen erfaßt sein, deren Zähne von den entsprechenden Gelenkbolzen gebildet
sind.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung
zeigen, sollen weitere Merkmale und Vorteile des neuen Antriebes erläutert werden.
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Fig. t zeigt einen in einer Schaltzelle 1 eingebauten Hochspannungstrennschalter
2 mit dem Schalterrahmen 3, Isolierstützern 4, feststehenden Kontakten 5, einem
verschwenkbaren Schaltmesser 6 sowie den Stromanschlüssen 7. Durch die Fronttür
8 der Zelle 1 ragt ein Schaltschwert 9 zum Betätigen des Schalters. Das Schwert
9 ist mit einer Zahnriemenscheibe 10 kuppelbar, die zu diesem Zwecke eine entsprechende
Scheide aufweisen kann. Die Riemenscheibe 10 sitzt auf der Antriebswelle 12 fest
auf. Schalter seitig ist eine weitere Zahnriemenscheibe 13 mit der Schalter welle
14 verbunden. Beide Zahnriemenscheiben sind von dem Zahnriemen 15 schleifenförmig
umschlungen und damit kraftschlüssig verbunden. Soll der in Einschaltstellung gezeigte
Schalter 2 ausgeschaltet werden, so ist das Schaltschwert 9 in die gestrichelte
Stellung zu überführen. Dabei wird die Kraft über den Riemen 15 auf die Riemenscheibe
13 und die Schalterwelle 14 übertragen. Mit der Schalterwelle fest verbundene und
an den Schaltmessern 6 angelenkte Schaltschwingen 16 verschwenken schließlich die
Schaltmesser 6 in ihre Ausschaltstellung, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Zahnriemenscheibe
10 kann neben der Scheide für das Schaltschwert 9 noch Schaltnocken für Stellungsmeldekontakte,
Endanschläge für eine Schaltstellungsbegrenzung und Verriegelungsnuten für weitere
elektrische oder mechanische Gesperre aufweisen. Sie wird vorteilhaft als ein Komplettformteil
ausgeführt.
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Wird mit der Zahnriemenübertragung zunächst ein am Schalterrahmen
befestigter
Speicherantrieb geladen, so kann die Zahnscheibe 13 gleichzeitig die Schalterkupplung
enthalten. Bei Verwendung eines Kippfederantriebes kann man sie mit einem entsprechenden
Freigang ausstatten.
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In Fig. 3 ist eine Zahnriemenantriebsvariante etwas vergrößert dargestellt.
Der flache, bandförmige Endlosriemen 15 enthält Zähne 17, mit denen er in entsprechende
Lücken an den Riemenscheiben eingreift. Der Ablauf zwischen Zahnriemen und Zahnscheiben
erfolgt in e eimer weichen und gleitenden Weise, die der von kämmenden Zahnrädern
ähnlich ist.
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Fig. 4 zeigt einen Seitenschnitt einer Zelle mit Schalter1 wobei die
Antriebswelle 12 etwas weiter nach unten verlegt ist.
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Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht einer Doppelzelle 1 bei geöffneten
Fronttüren. Dargestellt ist jeweils ein links- bzw.
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rechtsseitiger Antrieb.
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Fig. 6 zeigt einen Seitenschnitt durch eine Schaltzelle mit zwei übereinander
angeordneten Schaltern. Die Antriebe der Schalter sind ebenfalls übereinander angeordnet,
derart, daß der Schwenkbereich der übereinander liegenden Schaltschwerter 9 sich
überschneiden. In der gezeichneten Stellung kann jeweils nur ein Schalter betätigt,
d.h. ausgeschaltet werden, womit eine gegenseitige Schalterverriegelung erreicht
ist.
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Fig. 7 zeigt die Vorderansicht der Fig. 6.
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In Fig. 8 und 9 ist eine weitere Variante des Antriebes dargestellt.
Hierbei sind die Antriebswellen 12 und die Zahnriemenscheiben 10 mehrerer Schalter
auf einer gemeinsamen Tragachse i8 angeordnet.
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Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche Teile.