DE2737020C2 - Vorrichtung für stufenweisen Bewegungsablauf - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Herbeiführung eines zwangläufig stufenweisen Ablaufs von Bewegungsvorgängen an handbetätigten elektrischen Schaltern mit einer Schaltwelle und einem die Drehung der Schaltwelle beeinflussenden Steuerglied.

Bei handbetätigten elektrischen Schaltern ist es bekannt, für die einzelnen Schaltstellungen eine Rastung vorzusehen, damit die Schaltstellungen deutlich voneinander unterscheidbar sind. Die Rastung führt zugleich bei der Betätigung zu einem stufenweisen Bewegungsablauf. Dadurch werden kurze Pausen beim Umschalten zwischen den einzelnen Schaltstellungen hervorgerufen, die in manchen Fällen aus elektrischen Gründen erwünscht sind. Beispielsweise ist dies der Fall bei Lasttrennumschaltern, die zur Drehrichtungsumkehr bei Drehstrommotoren eine Phasenvertauschung vor· nehmen. Würde bei solchen Schaltern zügig von der einen Einschaltstellung über die Nullstellung in die andere Schaltstellung durchgeschaltet, so könnte es zu einem Kurzschluß kommen, wenn an den Schaltstücken des Motorschützes die Schaltlichtbogen noch nicht erloschen sind.

Um eine Schaltpause der erforderlichen Dauer

unbedingt sicherzustellen, ist es bekannt, Sperrglieder oder -klinken zu verwenden (Buch »Starkstromtechnik Π«, 8. Aufl„ 1960, Verlag Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, Sonderdruck Seiten 136-137). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und betriebssichere Bauform für eine Hemm- oder Sperrvorrichtung der genannten Art zu schaffen.

Gemäß der Erfindung ist hierzu vorgesehen, daß mit der Schaltwelle eine mit Anschlagflächen versehene Sperrscheibe verbunden ist, die mit Sperrzähnen des bistabil derart bewegbar angeordneten Steuergliedes zusammenwirkt, daß eine Drehung der Schaltwelle durch Auftreffen einer Anschlagfläche an einem Sperrzahn unterbrochen und die Umstellung des

is Steuergliedes in seine andere stabile Lage vorbereitet viird und daß die Umstellung des Steuergliedes in diese andere stabile Lage durch Wegnahme der Antriebskraft an der Schaltwelle selbsttätig erfolgt Diese Vorrichtung stellt sicher, daß eine Schalthandlung immer nu; bis zur nächsten Schaltstellung, d. h. im Beispiel des Lasttrennumschalters bis zur Nullstellung, durchgeführt werden kann und dort so lange unterbrochen wird, bis die Antriebskraft weggenommen ist Dies erfordert eine gewisse, auch bei bewußt rascher Vornahme der Schalthandlung nicht zu unterschreitende Zeit, die zu der aus Sicherheitsgründen erwünschten Schaltpause führt

Die zwangsläufig auftretende Schaltpause kann noch dadurch vergrößert werden, daß die Sperrzähne mit den Anschlagflächen formschlüssig derart zusammenwirken, daß es zur Freigabe des Steuergliedes in die andere stabile Lage einer Drehung der Schaltwelle entgegen der beabsichtigten Schalthandlung bedarf. Es wird daher zunächst der Kraftschluß und dann der Formschluß zwischen einem der Sperrzähne und einer der Anschlagflächen aufgehoben.

Die bistabile Eigenschaft des Steuergliedes kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß das Steuerglied mit einem Langloch versehen und mit diesem Langloch auf einem ort&^r;st angebrachten Lagerstift geführt ist. Ferner ist hierbei ein Federelement vorgesehen, das einerseits ait dem Steuerglied bezüglich des Langlochs mittig angreift und andererseits an einem ortsfesten Widerlager schwenkbar abgestützt ist Das Steuerglied läßt sich daher mit dem Langloch auf dem Lagerstift verschieben, wobei sich die Wirkungsrichtung der Kraft des Federelementes ändert und eine Schwenkung des Steuergliedes um den Lagerstift hervorruft Dadurch wird jeweils der eine oder der andere Sperrzahn zur Anlage an der auf der Schaltwelle befindlichen Sperrscheibe gebracht

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung ist es erwünscht, daß sich die Bewegungsvorgänge zwischen beliebigen Schaltstellungen beliebig wiederholen lassen, ohne daß es eines Eingriffs in den aus Sperrscheibe und Steuerglied bestehenden Mechanismus bedarf. Hierzu empfiehlt es sich, die Sperrscheibe beidseitig der Anschlagflächen mit von je einem Nocken begrenzten Auflageflächen für die Sperrzähne des Steuergliedes zu versehen. Die Nocken werden an den Enden der Schaltbewegungen wirksam und veranlassen dadurch die Umstellung des Steuergliedes in die andere stabile Lage. Auf diese Weise wird beim Erreichen einer Einschaltstellung das erneute Wirksamwerden des

Steuergliedes beim Ausschalten vorbereitet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Die Fig. 1 bis 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung in verschiedenen Stadien des Bewegungsablaufs,

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Welle 1 mit quadratischem Querschnitt, die zum Antrieb der nicht dargestellten beweglichen Schaltstükke eines Schalters, z. B. eines Lasttrennumschalters, dient Der Schalter hat drei Schaltstellungen, von denen die mittlere Schaltstellung entsprechend der strichpunktierten Linie 2 die Aus- bzw. Nullstellung und die weiteren Schaltstellungen entsprechend den strichpunktierten Linien 3 bzw. 4 Einschaltstellungen sind. Die Schaltstellungen 3 und 4 können entweder dafür vorgesehen sein, wahlweise zwei verschiedene Verbraucher mit Strom zu versorgen oder aber denselben Verbraucher mit unterschiedlicher Phasenfolge. Auf der ts Welle 1 ist eine Sperrscheibe 5 befestigt, die zwei Anschlagflächen 6 bzw. 7 sowie zwei Nocken 10 bzw. 11 besitzt Die Anschlagflächen und Nocken sind symmetrisch zur Mittellinie der Sperrscheibe 5 angeordnet und bedecken etwa 180° des Unifanges der Sperrscheibe. Zwischen dem Nocken 10 und der Anschlagfläche 6 sowie zwischen den Anschlagflächen 6 und 7 und zwischen der Anschlagfläche 7 und dem Nocken 11 sind kreisbogenförmige Gleitflächen 12, 13 und 14 als Auflage für die Sperrzähne des noch zu beschreibenden Steuergliedes vorgesehen. Der Radius der Gleitfläche 13 ist hierbei geringer als der Radius der zu beiden Seiten der Gleitfläche 13 befindlichen weiteren Gleitflächen 12 und 14.

Mit der Sperrscheibe 5 wirkt das Steuerglied 20 zusammen, das ein Langloch 21 zur Führung des Steuergliedes auf einem ortsfest angeordneten Führungsstift 22 besitzt Mittig oberhalb des Langloches 21 greift an dem Steuerglied 20 eine Schraubendruckfeder 23 an, die sich mit ihrem anderen Ende an einem ortsfesten Widerlager 24 abstützt. Zur Führung der Schraubendruckfeder 23 dient ein Stift 25, der in eine öffnung 26 des Steuergliedes 20 eingreift und an seinem anderen Ende mit Spiel durch eine Öffnung 27 des Widerlagers 24 hindurchgreift Die Schraubendruckfeder 23 und der Führungsstift 25 können daher entsprechend der jeweiligen Lage des Steuergliedes 20 bezüglich des Führungsstiftes 22 eine Schwenkbewegung um die öffnung 27 des Widerlagers 24 ausführen.

Das Steuerglied 20 ist mit zwei Sperrzähnen 30 bzw. 31 versehen, deren Kontur so auf die Anschlagflächen 6 und 7 der Steuerscheibe 5 abgestimmt ist, daß eine Weiterdrehung der Sperrscheibe 5 und damit der Welle 1 verhindert ist, wenn — wie z.B. in deir Fig. 1 gezeigt — bei Rechtsdrehung der Welle 1 die Sperrscheibe 5 mit ihrer Anschlagfläcbd- 6 gegen den Sperrzahn 30 stößt Ebenso wird die Drehung der Welle I verhindert, wenn die Anschlagfläche 7 gegen den Sperrzahn 31 stößt wie dies in der F i g. 4 dargestellt ist Damit jeweils einer der Sperrzähne 30 bzw. 31 wirksam werden kann, ist der Abstand der Sperrzähne so gewählt, daß er die Gleitbahn 13 der Sperrscheibe 5 überdeckt, so daß der Sperrzahn 30 auf der Gleitbahn 12 und der Sperrzahn 31 auf der Gleitbahn 14 aufliegen kann.

Wie die F i g. 1 und 4 zeigen, liegen die Anschlagflächen 6 und 7 in einer durch den Mittelpunkt der Anordnung, d. h. die Drehachse der Welle i, führenden Ebene. Somit sind die Anschlagflächen 6 und 7 bezüglich der Sperrzähne 30 und 31 hinterschnitten, weil diese bei der Drehung des Steuergliedes 20 um den F'ührungsstift 22 einen Kreisbogen beschreiben. Zur Freigabe eines Sperrzahnes bedarf es daher gegenüber den Stellungen der Fi g. 1 bzw. 4 einer Zjr'ückdrehung der Welle 1 mit der Sperrscheibe 5 um jeweils einen solchen Winkel, daß die Spitze des Sperrzahnes an der äußeren Kante der zugehörigen Anschlagfläche vorbeischwenken kann.

Das Zusammenwirken zwischen der Sperrscheibe 5 und dem Steuerglied 20 wird am besten bei einer Betrachtung der einzelnen Stadien des Bewegungsablaufs verständlich.

In der Fig. 1 ist angenommen, daß die Welle 1, ausgehend von der Schaltstellung entsprechend der strichpunktierten Linie 3, im Uhrzeigersinn gedreht wird. Dabei wird die Bewegung der Schaltwelle 1 kurz nach Überschreiten der Nullstellung entsprechend der Linie 2 dadurch aufgehalten, daß die Anschlagfläche 6 auf den Sperrzahn 30 trifft Da hierbei auch das Steuerglied 20 mit dem Ende des Langloches 21 an dem Führungsstift 22 anliegt, ist eine weitere Drehung der Welle 1 zunächst nicht möglich. In dieser Stellung übt jedoch die Schraubendruckfeder 23 auf das Steuerglied 20 um den Führungsstift 22 als Drehpunkt ein Drehmoment aus, welches bestrebt jfi, das Steuerglied 20 in seine andere stabile Lage umzustellen. Dies kann jedoch erst dann geschehen, wenn die Reibungskräfte zwischen der Anschlagfläche 6 und dem Sperrzahn 30 aufgehoben werden, indem die Schaltwelle 1 von der Antriebskraft entlastet und außerdem geringfügig zurückgedreht wird, damit der Sperrzahn die Hinterschneidung der Sperrscheibe verlassen kann. Es ergibt sich dann die in der Fig.2 gezeigte Lage der Teile. Wesentlich hierbei ist das Abheben des Sperrzahnes 30 von der Anschlagfläche 6 und die Auflage des Sperrzahnes 31 auf der Gleitbahn 14 der Sperrscheibe 5. Diese kann nun mit der Welle 1 in Richtung der Schaltstellung entsprechend der Linie 4 gedreht werden, wie dies in der F i g. 3 dargestellt ist

Soll der Schalter nun wieder ausgeschaltet werden, so stößt beim Erreichen der Nullstellung entsprechend der Linie 2 die Anschlagfläche 7 gegen den Sperrzahn 31 (Fig.4). Dabei wird das Steuerglied 20 mit seinem Langloch 21 bis zum Anschlag an dem Führungsstift 22 verschoben, wobei sich die Wirkungsrichtung der Kraft der Schraubendruckfeder 23 ändert Diese ist nun bestrebt, das Steuerglied in die in der F i g. 1 gezeigte Lage zurückzustellen. Dies kann aber, wie bereits anhand der F i g. 1 und 2 erläutert, erst dann geschehen, wenn die Welle 1 mit der Spetrscheibe 5 um wenige Winkelgrade zurückgedreht und dadurch der Kraft- und Formschluß zwischen der Anschlagfläche 7 und dem Sperrzahn 31 aufgehoben wird. Es ergibt sich dann die in der F i g. 5 gezeigte Stellung der Teile.

Es sei nun angenommen, daß die Welle 1 nicht in dem begonnenen Drehsinn weitertransportiert werden soll, sondern wieder zurück in die Schaltstellung entsprechend der Linie 4. In diesem Fall wird der Nocken 10 der Sperrscheibe 5 wirksam, wie dies aus der Fig.6 zu entnehmen ist Das Steuerglied 20 wird nun mit seinem Langloch 21 auf dem Führungsstift 22 verschoben (F i g. 7), bis die Wirkungsrichtung der Schraubendruckfeder 23 eine Schwenkung des Steuergliedes 20 im Uhrzeigersinn verf ,llaßt. Dies geschieht sogleich nach dem Überschreiten der Totpunktlage des Steuergliedes, weil die Kontur der Nocken 10 und 11 bezüglich der Sperrzähne 30 und 31 ohne Hinterschneidung ausgeführt ist. Die Teile nehmen dann die in der Fig.8 gezeigte Stellung ein, die mit der F i g. 3 übereinstimmt. Hieraus ist zu entnehmen, daß die Sperrvorrichtung auch bei einem Hin- und Herschalten wirksam ist.

Wie den Figuren zu entnehmen ist, läßt sich die

Vorrichtung nach der Erfindung an unterschiedliche Schaltwinkel durch Bemessung des Abstandes zwischen den Anschlagflächen und den Nocken anpassen. Ferner ist die Vorrichtung auch für geradlinige Bewegungen brauchbar. Anstelle der Schraubendruckfedcr 23 können auch andere geeignete Federelemente verwendet werden, z. B. Blatt- oder Biegefedern. Wesentlich ist nur die Anbringung oder Eigenschaft der Federelemente derart, daß sich bei einer Verschiebung des Steuergliedes 20 mit seinem Langloch die Wirkungsrichtung der Kraft ändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herbeiführung eines zwanglitufig stufenweisen Ablaufs von Bewegungsvorgängen an handbetätigten elektrischen Schaltern mit einer Schaltwelle und einem die Drehung der Schaltwelle beeinflussenden Steuerglied, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schaltwelle (1) eine mit Anschlagflächen (6, 7) versehene Sperrscheibe (S) verbunden ist, die mit Sperrzähnen (30, 31) des bistabil derart bewegbar angeordneten Steuergliedes (20) zusammenwirkt, daß eine Drehung der Schaltwelle (1) durch Auftreffen einer Anschlagfläche (6, 7) an einen Sperrzahn (30,31) unterbrochen und die Umstellung des Steuergliedes (20) in seine andere stabile Lage vorbereitet wird und daß die Umstellung des Steuergliedes in diese andere stabile Lage durch Wegnahme der Antriebskraft an der Schaltwelle (1) selbsttätig erfolgt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Sperrzähne (30, 31) mit den Anschlagflächen (6, 7) formschlüssig derart zusammenwirken, daß es zur Freigabe des Steuergliedes (20) in die andere stabile Lage einer Drehung der Schaltwelle (1) entgegen der beabsichtigten Schalthandlung bedarf.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (20) mit einem Langloch (21) auf einem ortsfesten Lagerstift (22) geführt ist und unter der Wirkung eines Federelementes (23) steht, das einerseits an dem Steuerglied (20) bezüglich des Langlochs (21) mittig angreift und andererseits an einem ortsfesten Widerlager (24) schwenkbar abgestützt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch ., dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrscheibe (5) beidseitig der Anschlagflächen (6,7) von je einem Nocken (10,11) begrenzte Auflageflächen (12,14) für die Sperrzähne (30,31) des Steuergliedes (20) besitzt