DE2803715C3 - Schalterauslösevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalterauslösevorrichtung mit einem einen Kniehebel aufweisenden Hebelgetriebe, das durch eine vorgespannte Feder belastet ist und wenigstens teilweise ein Antriebsglied für ein Steuerorgan einer Treibgasquelle bildet, an welche mindestens ein dem Schalterantrieb zugeordnetes Zylinder-Kolben-Aggregat angeschlossen ist und mit einem Sensor zur Auslösung der Bewegung des Antriebsgliedes sowie einem Anschlag für den Kniehebel.

Bei einer bekannten Schalterauslösevorrichtung dieser Art (US-PS 36 24 329) wird das Antriebsglied der. Steuerorgans der Treibgasquelle über einen Schwenkhebel von einer translatorisch verschiebbaren Antriebsstange bewegt,- an der die vorspannbare Feder angreift.

Der Kniehebel, dessen eines Ende über einen zweiten Schwenkhebel mit der Ancriebsstange verbunden ist, bildet einen Teil einer Verriegelungseinrichtung, mittels deren die Antriebsstange in einer Stellung verriegelbar ist, in welcher die an ihr angreifende Feder vorgespannt

ist. In der Verriegelungsstellung stützt sich das Knie des nicht vollständig gestreckten Kniehebels an einem Schwenkhebel ab, der nur solange eine Bewegung des Hebels und der Antriebsstange verhindern kann, als er von einem Magneten, der eine Wicklung trägt, welche über einen mittels des Sensors betätigbaren Schalter an eine Batterie angeschlossen ist, in der Sperrstellung gehalten wird. Nachteilig ist bei dieser Schalterauslösevorrichtung nicht nur ihr komplizierter und damit aufwendiger Bau. Vor allem ist störend, daß sie für ihre Funktionsfähigkeit eine Batterie benötigt, was eine ständige Wartung notwendig macht.

Bei einer anderen bekannten Schalterauslösevorrichtung (US-PS 31 67 630), die ebenfalls ein Hebelgetriebe mit einem federbelasteten Kniehebel aufweist, dient letzterer einer verzögerten Rückkopplung der Bewegung des beweglichen Kontaktstückes auf einen Steuerhebel, der unmittelbar den Schalterantrieb steuert.

Der Einsatz eines Kniehebels ist auch bei Schaltern bekannt (DE-AS 1148 302), um das bewegliche Kontaktstück im Sinne der Kontaktöffnung erst dann zu bewegen, wenn das Kniehebelsystern, ausgehend von der Geschwindigkeit Null, bei der Überschreitung der Strecklage mit hoher Geschwindigkeit in eine Endlage strebt. Bei einem anderen bekannten Kniehebelschalter (DE-PS 6 11 678) soll die Abschaltleistung des Schalters dadurch noch verbessert werden, daß der Elektromagnet, welcher zum öffnen des Schalters den Kniehebel durch die gestreckte Lage hindurch bewegt, auf ihn auch

noch nach dem Überschreiten der gestreckten Lage einwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalterauslösevorrichtung zu schaffen, zu deren Betrieb keine elektrische Energie notwendig ist, die dennoch aber keine bestimmte und räumlich nahe Anordnung von Schalter und Sensor erforderlich macht. Diese Aufgabe ist mit einer Schalterauslösevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kniehebel ein die Bewegung des Sensors auf das Steuerorgan übertragendes Verstärkerelement bildet und durch die vorgespannte Feder belastet sowie mittels des Sensors aus einer durch den Anschlag definierten Bereitschaftsstellung über seine vollständig gestreckte Stellung hinaus bewegbar ist.

Ein derartiges Verstärkerelement macht elektrische Komponenten und eine Energiequelle entbehrlich, da es die Möglichkeit gibt, den Sensor rein mechanisch auf das Steuerorgan einwirken zu lassen. Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß der erzielbare Verstärkungseffckt groß ist. Die Kraft, die erforderlich ist, um den K 'iehebel geringfügig über seine Stellung völliger Streckung hinaus zu bewegen, kann nämlich sehr viel kleiner gehalten werden als die Kraft, welche die

vorgespannte Feder nach Überschreiten der völlig gestreckten Stellung auf den Hebel und das Steuerorgan zu übertragen vermag. Daher ist die erfindungsgemäße Schalterauslösevorrichtung auch zusammen mit Sensoren verwendbar, welche nur eine relativ geringe Kraft zu erzeugen vermögen. Es kann sich daher beispielsweise bei den Sensoren um den Schlagbolzen einer Sicherung, einen Druckfühler oder einen Temperaturfühler handeln. Auch eine Kombination mehrerer Fühler ist möglich. Da zwischen dem Zylinder-Kolben-Aggregat und der Treibgasquelle sowie dem Steuerorgan nur eine Rohrleitung für das Treibgas vorhanden sein muß, kann der Fühler wie bei elektrisch gesteuerten Schalterauslösevorrichtungen ohne Rücksichtnahme auf die räumliche Anordnung des Schalterantriebs dort angeordnet werden, wo dies zweckmäßig ist. Der einfache mechanische Aufbau der Schalterauslösevorrichtung ist nicht nur im Hinblick auf die Kosten vorteilhaft, sondern insbesondere auch im Hinblick auf die Wartungsfreiheit, zu der auch das Fehlen von aus einer Batterie gespeisten elektrischen Komponenten beiträgt. Das Treibgas kann in gasförmiger oder flüssiger Form gespeichert sein, vorzugsweise werden handelsübliche, mit Kohlendioxyd gefüllte Flaschen verwendet. Aber auch Frigen eignet sich gut als Treibgas.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der eine Arm des Kniehebels als doppelarmiger Hebel ausgebildet, dessen freier Hebelarm mit seinem freien Ende in die Bewegungsbahn des Senders ragt. Der Kniehebel kann dann in einfacher Weise hinsichtlich Antriebskraft und Weg an den Sensor angepaßt werden.

Eine einfache und raumsparende Anordnung der vorgespannten Feder des Kniehebels erhält man dann, wenn der eine Hebelarm des Kniehebels mit seinem dem Knie abgekehrten Endabschnitt längsverschiebbar in dem diesem Abschnitt zugeordneten Gelenk geführt ist und die vorgespannte Feder sich einerseits an diesem Gelenk und andererseits am Knie abstützt.

Bei einer bevorzugten, ein Ventil in der von der Treibgasquelle zum Zylinder-Kolben-Aggregat führenden Leitung aufweisenden Ausführungsform ist das Ventil als Zweiwege-Ventil ausgebildet, das in seiner vom Kniehebel unbeeinflußten Schließstellung den zum Zylinder-Kolben-Aggregat führenden Leitungsabschnitt mit der umgebenden Atmosphäre verbindet. Hierdurch ist in einfacher Weise sichergestellt, daß eventuell aus der Treibgasquelle entweichendes Treibgas nicht zu einer ungewollten Schalterauslösung führen kann.

Sofern man ein Ventil vermeiden will, kann der Kniehebel auch den Antrieb für einen Schlagbolzen zum öffnen einer die Treibgasquelle bildenden Einweg-Gasflasche bilden.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;

F i g. 2 eine schematisch dargestellte Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispie!.·- -,.

F i g. 3 eine schematisch dargestellte Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels.

Alle drei Ausführungsbeispiele sind einem Transformatorlastschalter zugeordnet. Die Schalterauslösevorrichtungen können aber auch einem anderen Schalter, beispielsweise einem Erdungsschalter, zugeordnet sein.

Der als Ganzes mit 1 bezeichnete Transformatorlastschalter enthalt in seinem Schaltergehäuse 2 zu Dreiergiuppen zusammengefaßte, einphasige Schalteinheiten 3. Jeder dieser Gruppen ist ein auf dem Deckel des Schaltergehäuses 2 angeodneter Schalterantrieb 4 zugeordnet, der über ein Gestänge mit den Schalteinheiten 3 verbunden ist Jeder Schalterantrieb 4 hat einen Antriebshebel 5, der im Ausführungsbeispiel um eine horizontale Achse schwenkbar ist und an seinem freien Ende einen Handgriff 6 sowie einen Handschutz 7 trägt.

An den Antriebshebel 5 des in F i g. 1 sichtbaren Schalterantriebes 4 ist die Kolbenstange 8 eines Pneumatik-Zylinders 9 angelenkt, der mit vertikaler Längsachse unterhalb des Antriebshebels 5 am Schaltergehäuse 2 befestigt ist.

. Der Pneumatik-Zylinder 9 gehört zu einer Schalterauslösevorrichtung. Er schwenkt den Antriebshebel 5 nach unten, wodurch die mittels des zugehörigen Schalterantriebs 4 betätigbaren Schalteinheiten 3 ausgeschaltet werden, wenn ihm über eine Rohrleitung 10, in der ein Ventil 11 liegt, aus einer im Ausführungsbeispiel CO2 enthaltenden Gasflasche 12 das gasförmige Druckmittel zugeführt wird. Die Gasflasche 12 könnte selbstverständlich auch ein anderes Treibgas flüssig oder gasförmig enthalten.

Das Ventil 11 ist ein Zweiwege-Ventil mit drei Anschlüssen. Wie F i g. 1 zeigt, hält eine Feder in unbetätigtem Zustand das Ventil 11 in einer Stellung, in welcher der zur Gasflasche 12 führende Abschnitt der Rohrleitung 10 abgesperrt ist und der zum Pneumatik-Zylinder 9 führende Abschnitt der Rohrleitung 10 mit dem mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung stehenden Anschluß verbunden ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß bei einer eventueiien Undichtheit des Ventils 11 das Gas ins Freie strömt und nicht eine Betätigung des Transformatorlastschalters 1 auslöst.

Für die Betätigung des Steuerorgans des Ventils 11 ist ein mit dem Steuerorgan verbundener Betätigungsstift 13 vorgesehen, dessen außenliegendes Ende an einem Schwenkhebel 14 des Ventils 11 angelenkt ist.

Das freie Ende des Schwenkhebels 14 liegt in der Bewegungsbahn des Kniegelenkes 15 eines als Ganzes mit 16 bezeichneten Kniehebels, welcher ebenfalls einen Teil der Schalterauslösevorrichtung bildet. Der eine Hebelarm 17 des Kniehebels 16 ist in einer Querbohrung eines um seine Längsachse drehbaren, ortsfestsn Bolzens 18 längsverschiebbar geführt. Der andere Hebelarm 19 des Kniehebels ist als doppelarmiger Hebel ausgebildet, der mit zum Bolzen 18 und zur Gelenkachse des Kniegelenkes 15 paralleler Schwenkachse in einem ortsfesten Schwenklager 20 gelagert ist. Eine vorgespannte, den Hebelarm 17 umfassende Schraubenfeder 21 stützt sich einerseits am Kniegelenk 15 und andererseits am Bolzen 18 ab. Die Kraft der Schraubenfeder 21 sucht daher den Abstand des Kniegelenkes 15 vom Bolzen 18 und damit den Knickwinkel des Kniegelenkes zu vergrößern. Ein ortsfester Anschlag 22 für das Kniegelenk 15 auf dessen dem Schwenkhebel 14 abgekehrter Seite hält den Kniehebel in einer nur wenig von der völlig gestreckten Lage abweichenden Knickstellung. Um den Schwenkhebel 14 zu schwenken und damit das Ventil 11 in diejenige Schaltstellung zu bringen, in der es den Pneumatik-Zylinder 9 mit der Gasflasche 12 verbindet, braucht nur der doppelarmige Hebel 19 so weit geschwenkt zu werden, daß das Kniegelenk 15 vom Anschlag 22 weg geringfügig über den Totpunkt hinaus bewegt wird. Unter der Wirkung der sich nun entspannenden Schraubenfeder 21 betätigt dann das Kniegelenk den

Schwenkhebel 14 selbsttätig in erforderlichem Ausmaße. Die Kraft, die am freien Ende des doppelarmigen Hebels 19 aufgebracht werden muß, um das Kniegelenk über die Totpunktlage hinaus zu bewegen, ist sowohl wegen der gewählten Hebelverhältnisse als auch der sehr geringe;. Knickung des Kniehebels bei Anlage des Kniegelenkes am Anschlag 22 trotz der relativ großen Kraft der Schraubenfeder 21 sehr gering. Der Kniehebel wirkt also als Kraftverstärker.

Das freie Ende des doppelarmigen Hebels 19 ragt in die Bewegungsbahn eines Stiftes 23, der über einen Isolator 24 mit dem Schlagbolzen einer HH-Sicherung 25 verbunden ist. Spricht diese Sicherung an, dann wird der Stift 23 durch den Schlagbolzen in seiner Längsrichtung von der Sicherung wegbewegt. Dabei schwenkt er den doppelarmigen Hebel 19 im erforderlichen Ausmaße. Das Ansprechen der HH-Sicherung 25 hat deshalb zur Folge, daß der Kniehebel 16 das Ventil 11 betätigt und dieses Treibgas in den Pneumatik-Zylinder 9 strömen läßt, welcher daraufhin den Antriebshebel 5 des Schalterantriebs 4 schwenkt und damit die gewünschte Freischaltung bewirkt.

Die HH-Sicherung 25 kann ohne Rücksicht auf den Aufstellungsort des Transformatorlastschalters 1 an der für die Anordnung der Sicherung günstigsten Stelle angeordnet werden, da der Kniehebel 16 und das Ventil 11 nicht in der Nähe des Transformatorlastschalters 1 angeordnet zu sein brauchen. Sie ist daher im Ausführungsbeispiel über Isolatoren 26 an einer Wand 27 befestigt.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 nur durch eine andere Steuerung der Zufuhr des Treibgases zum Pneumatik-Zylinder 109. Daher sind im folgenden nur die Unterschiede erläutert und entsprechende Teile mit um 100 größeren Bezugszahlen gekennzeichnet.

Auf der dem Anschlag 122 gegenüberliegenden Seite des Kniegelenkes 115 des Kniehebels 116 ist in der Bewegungsbahn des Kniegelenkes ein Schlagbolzen 111 angeordnet, der längsverschiebbar in einem Gehäuse 129 geführt ist, in das eine mit Treibgas gefüllte Einweg-Flasche 112 austauschbar derart eingesetzt ist, daß das spitze Ende des Schlagbolzens 111 auf den Verschluß dieser Flasche ausgerichtet ist. Der innenraum des Gehäuses 129 steht über die Rohrleitung 110 mit dem Pneumatik-Zylinder 109 in Verbindung. Spricht die HH-Sicherung 125 an und schwenkt infolge de:ssen der doppelarmige Hebel 119 das Kniegelenk 115 über seine Totpunktlage hinaus, dann schlägt das Kniegelenk unter der Wirkung der sich entspannenden Schraubenfeder 121 auf den Schlagbolzen 111, wodurch dessen Spitze in den Verschluß der Einweg-Flasche 112 eindringt und diese öffnet. Das nun aus der Einweg-Flasche austretende Treibgas strömt über die Rohrleitung 110 in den Pneumatik-Zylinder 109, wodurch dieser wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 den Schalterantrieb 104 betätigt und dadurch die gewünschte Freischaltung des Transformatorlastschalters 101 bewirkt.

Die Auslösevorrichtung des in Fig.3 dargestellten Mittelspannungsschalters ist im wesentlichen wie das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ausgebildet. Nur die Anordnung bezüglich des Schalters und der Sicherung ist eine andere.

Das mit einem Isoliergas gefüllte Schaltergehäuse 202 enthält nicht nur drei Gruppen von je drei einphasigen Schalteinheiten 203, wobei jeder dieser Gruppen ein auf dem Deckel des Schaltergehäuses angeordneter Schalterantrieb 204 zugeordnet ist. Im Schaltergehäuse 202 sind auch drei HH-Sicherungen 225 angeordnet, von denen in F i g. 3 nur eine sichtbar ist. Diese HH-Sicherungen liegen in jeder Phase zwischen dem Transformator und der zugeordneten, in Fig.3 ganz rechts dargestellten Schalteinheit. Die beiden in Fig. 1 neber diesei Schalteinheit dargestellten Schalteinheiten liegen zwischen dem Eingang bzw. dem Ausgang und der Sammelschiene 226, die alle zur selben Phase gehörenden Schalteinheiten verbindet. Je eine Schiene 228 verbindet die HH-Sicherung 225 mit der zugeordneten Schalteinheit 203.

Jede der HH-Sicherungen 225 ist mit einem federbelasteten, elektrisch isolierten Schlagbolzen 223 versehen, der sich beim Ansprechen der Sicherung nach oben bewegt. Auf dem freien Ende des Schlagbolzens 223, das durch einen Deckel eines die Sicherung aufnehmenden Gehäuses 227 hindurchgeführt ist, lieg! der doppelarmige Hebel 219 des Kniehebels 116 auf, dei wie der Kniehebel 16 des Ausführungsbeispiels gemäC Fi g. 1 ausgebildet ist. Mit Ausnahme des freien Armes des doppelarmigen Hebels 219 ist der Kniehebel 216 ir einem auf dem Deckel des Schaltergehäuses montierter Gehäuses 229 angeordnet. Dieses Gehäuse enthält auch die erforderlichen Lagerstellen für den Kniehebel Ferner enthält das Gehäuse 229 das Zweiwege-Venti 211, das wie das Ventil 11 ausgebildet und mittels des Kniehebels umschaltbar ist. Das Zweiwege-Ventil 211 liegt wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 irr Zuge einer Rohrleitung 210, die von einer Gasflasche 212 zu einem Pneumatik-Zylinder 209 führt, welcher mil dem einen Schalterantrieb 204 gekuppelt ist Sowohl dei Pneumatik-Zylinder 209 als auch die Gasflasche 212 werden von Halteelementen getragen, die am Schaltergehäuse 202 befestigt sind.

Spricht die HH-Sicherung 225 an, dann wird durcl· den Schlagbolzen 223 der Kniehebel 216 betätigt, dei

so seinerseits das Zweiwege-Ventil 211 umschaltet, wo

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Dies hat zur Folge, daß der zugehörige Schalterantrieb 204 betätigt wird, welcher die drei zum Transformator schalter gehörigen Schalteinheiten, von denen in F i g. 1 nur die eine, beispielsweise der Phase T zugeordnete sichtbar ist, schaltet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schalterauslösevürrichtung mit einem einen Kniehebel aufweisenden Hebelgetriebe, das durch eine vorgespannte Feder belastet ist und wenigstens teilweise ein Antriebsglied für ein Steuerorgan einer Treibgasquelle bildet, an welche mindestens ein dem Schalterantrieb zugeordnetes Zylinder-Kolben-Aggregat angeschlossen ist, und mit einem Sensor zur Auslösung der Bewegung des Antriebsgliedes sowie einem Anschlag für den Kniehebel, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (16; 116; 216) ein die Bewegung des Sensors (23; 123; 223) auf das Steuerorgan (11; 111; 211) übertragendes Verstärkerelement bildet und durch die vorgespannte Feder (21; 121) belastet sowie mittels des Sensors (23; 123; 223) aus einer durch den Anschlag (22:122) definierten Bereitschaftsstellung über seine vollständig gestreckte Stellung hinaus bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Arm des Kniehebels (16; 116; 216) als doppelarmiger Hebel (19; 119; 219) ausgebildet ist, dessen freier Hebelarm mit seinem freien Ende in die Bewegungsbahn des Sensors (23; 123; 223) ragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Hebelarm (17) des Kniehebels (16; 116; 216) mit seinem dem Knie abgekehrten Endabschnitt längsverschiebbar in dem diesem Abschnitt zugeordneten Gelenk (18) geführt ist und daß die vorgespannte Feder (21) einerseits an diesem Gelenk (18) und andererseits am Kniegelenk (15) abgestützt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (16; 216) mit einem Ventil (11; 211) gekuppelt ist, das in einer von der Treibgasquelle (12; 212) zum Zylinder-Kolben-Aggregat (9; 209) führenden Leitung(10;210)liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (11; 211) als Zweiwege-Ventil ausgebildet ist und in seiner vom Kniehebel (16; 216) unbeeinflußten Schließstellung den zum Zylinder-Kolben-Aggregat (9; 209) führenden Leitungsabschnitt mit der umgebenden Atmosphäre verbindet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (116) den Antrieb für einen Schlagbolzen (1) zum Öffnen einer die Treibgasquelle bildenden Einweg-Gasflasche (112)ι bildet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor durch den Schlagbolzen (23; 123; 223) einer Sicherung (25; 125; 225) gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor durch einen Druck- und/oder Temperaturfühler gebildet ist.