DE2840224C2

DE2840224C2 - Kraftspeicherantrieb für elektrische Leistungsschalter

Info

Publication number: DE2840224C2
Application number: DE19782840224
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 1000 Berlin Vierhuve
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-09-14
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2840224B1; JPS5541698A

Description

können so ausgeführt sein, daß der wirksame Radius ausgehend von einem Einschnitt zunächst stärker und anschließend daran geringer zunimmt, derart, daß das an dem Klinkenrad aufzubringende Drehmoment annähernd konstant bleibt. Durch die anfängliche stärkere Steigung wird über einen verhältnismäßig geringen Drehwinkel der Aufzugkurvenscheibe bzw. der Teilscheiben die in dem Antriebssystem befindliche Lose durchfahren. Auch läßt sich mit der stärkeren Steigung bereits ein Teil der Speicherenergie aufbringen, wen die Kräfte zunächst noch gering sind. Nahe dem größten Umfang der Kurvenscheibe bzw. der Teilscheiben kann eine Vertiefung als Raststufe der mit der Kurvenscheibe bzw. den Teilscheiben zusammenwirkenden Arbeitsfläche des zweiarmigen Hebels angeordnet sein. Diese Arbeitsfläche kann z. B. durch Rollen gebildet sein. Durch einen Endschalter kann in bekannter Weise die Spannbewegung unterbrochen werden, wenn die Arbeitsfläche de^c zweiarmigen Hebels an der Raststufe angelangt ist.

Nach der Entspannung des Tellerfederpaketes kann auf die Aufzugkurvenscheibe durch eine an ihrem Umfang aufliegende und am Rand des Einschnittes wirkende Biegefeder ein Rückstellmoment ausgeübt werden, wodurch die Arbeitsfläche des zweiarmigen Hebels wieder an die tiefste Stelle des Einschnittes gelangt und die Treibklinke mit der Verzahnung des Klinkenrades wieder in Eingriff gebracht wird. Diese Rückstellbewegung kann durch eine weitere, unter Reibung verschiebbare Blattfeder abgebremst werden. Dadurch werden unerwünschte Pendelungen bei der Rückstellung vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung nach der Erfindung mit geschnittenem Gehäuse in einer Seitenansicht. Inder

F i g. 2 ist ein Schnitt der Antriebsvorrichtung gemäß der F i g. 1 entlang der Linie 11-11 dargestellt.

F i g. 3 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung.

Der in den Figuren dargestellte Kraftspeicherantrieb 1 weist ein aus Stahlblechteilen zusammengesetztes Gehäuse 2 auf, das zur Lagerung und Befestigung der Antriebsteile dient und zugleich einen Schutz vor äußeren Einf'üssen gewährleistet. Den Hauptteil des Gehäuses 2 bildet ein U-förmig gebogenes Blechteil 3, an dessen einem Schenkel 4 ein Getriebemotor 5 su befestigt ist. Dieser veranlaßt eine hin- und hergehende Bewegung einer Schubstange 6, die gelenkig mit einem auf einer Welle 7 gelagerten Träger 10 verbunden ist. An diesem Träger ist eine Schubklinke 11 angebracht, die mit einem Klinkenrad 12 zusammenwirkt. Das ^r>5 Klinkenrad 12 und eine hiermit verbundene Aufzugkurvenscheibe 13 sind gleichfalls auf der Welle 7 gelagert. Zwei Stützklinken 14 und 15, die durch eine gemeinsame Biegefeder 16 in Eingriff mit der Verzahnung des Klinkenrades 12 gehalten werden, verhindern eine f>o unerwünschte RückwärtS(.'rv^u'ing des Klinkenrades 12 und der AufzugkurvensniciDe 1J. Der wirksame Radius der Aufzugkurvenscheibe 13 nimmt von einem Anfangswerl 17 etwa entlang einer spiraligen Kontur bis zu einem größten Radius 20 stetig zu. Zwischen diesen b> Radien befindet sich ein Einschnitt 21, in den in der gezeigten Ausgangsstellung ein Winkelhebel 22 mit einer Rolle 23 eingreift. Dieser Winkelhebel ist auf einem Lagerbolzen 24 ortsfest gelagert und steht unter der Wirkung einer Andruckfeder 25. An seinem der Rolle 23 gegenüberliegenden Ende greift der Winkelhebel 22 gelenkig an einem Druckstock 26 an, das auf einem Tragrohr 27 verschiebbar geführt ist. An einsm auf dem Tragrohr 27 befestigten Widerlager 30 stützen sich zwei in Reihe geschaltete und mit einem Zwischenraum angeordnete Tellerfederpakete 31 und 32 ab, die als Kraftspeicher dienen.

Wie die F i g. 1 zeigt, verläufi die Längsachse des Tragrohres 27 der Tellerfedern 31 etwa in der Längsrichtung des Gehäuses 2. Die Welle 7, auf der das Klinkenrad 12 und die Kurvenscheibe 13 sitzen, erstreckt sich senkrecht zu der Längsachse des Tragrohres 27, und zwar derart versetzt, daß das Tragrohr 27 seitlich von dem Klinkenrad 12 und der Aufzugkurvenscheibe 13 vorbeiführt. Wird diese Kurvenscheibe mit zwei deckungsgleichen Teilscheiben ausgeführt, so erstreckt sich das Tragrohr 27 durch den Zwischenraum dieser Teilscheiben. Infolge der Teilung des Tellerfederpaketes in zwei Teilpakete 31 und 32 kann ein besonders geringer Abstand zwischen dem Tragrohr 27 und der Welle 7 gewählt werden.

An seinem dem Druckstuck 26 gegenüberliegenden Ende ist das Tragrohr 27 gelenkig mit einem zweiarmigen Hebel 34 verbunden, der auf einem Lagerbohen 35 gelagert ist Der zweiarmige Hebel 34 ist doppelt ausgeführt, wie die F i g. 3 erkennen läßt. Durch ein gabelförmiges Gelenkstück 36 und einen Kupplungshebel 37 ist der zweiarmige Hebel 34 mit einem Treibhebel 40 verbunden, der auf einer Welle 41 schwenkbar gelagert ist und eine Kurvenscheibe 42 trägt. Die Wirkungsrichtungen der Kurvenscheibe 42 und der Tellerfedern 31 stehen etwa senkrecht zueinander, da die Welle 41 und Längsachse 27 etwa parallel zueinander angeordnet sind. Der Treibhebel 40 stützt sich mit einer Stützfläche 43 an einer Klinkenwel· Ie 44 ab, die mit in der Längsrichtung des Gehäuses 2. d. h. etwa parallel zu der Achse des Tellerfederpaketes verlaufender Achse drehbar gelagert ist. Eine Feder 45 sorgt für eine Vorspannung der Welle 44 in Richtung der Ruhelage. Aus dieser läßt sich die Welle 44 von Hand durch einen Druckknopf 46 oder ferngesteuert durch einen Elektromagneten 47 bewegen, dessen Anker 50 über einen Hebel 51 an einem Arm 52 der Welle 44 angreift.

Der beschriebene Kraftspeicherantrieb wirkt in folgender Weise:

Wird der Getriebemotor 5 eingeschaltet, was von Hand oder nach zuvor erfolgter Entspannung des Kraftspeicherantriebes selbsttätig geschehen kann, so transportiert die Schubklinke 11 das Klinkenrad 12 schrittweise entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei zunächst die Rolle 23 entlang der kurzen steilen Flanke des Einschnittes 21 bis zu dem Radius 17 angehoben wird. Die hiermit verbundene Schwenkung des Winkelhebels 22 um den Lagerbolzen 24 im Uhrzeigersinn ist so bemessen, daß zunächst das in den Lagerstellen des Kraftspeicherantriebes vorhandene Spiel herausgedrückt und bereits eine geringe Zusammendrückung der Tellerfedern 31 erfolgt. Zur Überwindung der nun stärker ansteigenden Federkräfte steht der anschließende größere Teil des Umfanges der Aufzugkurvenscheibe 13 mit allmählich ansteigendem wirksamen Radius bis zu dem Endradius 20 zur Verfügung. Die von dem Getriebemotor 5 aufzubringende Kraft bleibt dabei annähernd konstant. In der vollständig gespannten Stellung des Kraftspeicherantriebes ruht die Rolle 23 in

einer dellenartigen Vertiefung 53 am Umfang der Kurvenscheibe 13. Ein mit der Kurvenscheibe zusammenwirkender Endschalter 54 sorgt für die Stillsetzung des Getriebemotors 5, während die Schubklinke 11 die Möglichkeit des Freilaufes durch eine in der Verzahnung des Klinkenrades 12 vorgesehene Lücke 55 hat. In der EndstelluTig liegt ferner eine Blattfeder 56 am Anfang der längeren Flanke des Einschnittes 21 der Aufzugkurvenscheibe 13 auf. Die hierdurch ausgeübte Rückstellkraft bleibt jedoch zunächst wirkungslos, weil sie wesentlich geringer als die Haltekraft ist, die von der Rolle 23 ausgeübt wird.

Wird nun durch Erregung des Elektromagneten 47 oder durch Drücken des Druckknopfes 46 die Welle 44 gedreht und die Stützfläche 43 des Hebels 40 freigegeben, so entladen sich die Teilerfederpakete durch Schwenken des zweiarmigen Hebels 34 um den Lagerbolzen 35 im Uhrzeigersinn in der Fig. 1 und Schwenkung des Hebels 40 mit der Kurvenscheibe 42 mit der Welle 41 entgegen dem Uhrzeigersinn in F i g. 2.

Nach der Entspannung der Tellerfederpakete 31 und 32 ist die Rolle 23 entlastet, so daß die Blattfeder 56 wirksam werden und die Rückstellung der Aufzugkurvenscheibe 13 in die in der Fig. 1 gezeigte Stellung einleiten kann. Unter dem Einfluß der Feder 25 nehmen die Teile dann wieder die gezeigte Lage ein, in der die Schubklinke 11 wieder in Eingriff mit der Verzahnung des Klinkenrades 12 steht. Die Rückstellbewegung des; Klinkenrades und der Kurvenscheibe wird durch eine weitere Blattfeder 57 gebremst, gegen die ein an der Aufzugkurvenscheibe 13 angebrachter Bolzen 60 derart läuft, daß ein Schenkel 61 der Blattfeder 57 an dem Schenkel 4 des U-förmigen Blechteiles 3 unter Reibung verschoben wird.

Wie die Figuren zeigen, besitzt der Kraftspeicherantrieb nach der Erfindung eine längliche quaderförmige Gestalt ohne vorstehende Teile. Die für das Zusammen·· wirken mit. einem Leistungsschalter, z. B. einem Niederspannungs-Leistungsschalter, vorgesehene Kurvenscheibe 42 hat eine für die Kupplung mit dem Schaltschloß günstige Wirkungsrichtung und eine Lage äin Rande des quaderförrnigcn Kraflspcicheran· triebes 1.

Die Fig.3 zeigt ein Beispiel für die Zuordnung des, Kraftspeicherantriebes 1 zu einem dreipoligen Niederspannungs-Leistungsschalter 70, der Anschlußschieneri 71 und 72 sowie Löschkammern 73 besitzt. Der Kraftspeicherantrieb 1 erstreckt sich mit seiner Längsrichtung quer über die Breite des Leistungsschalters 70 und fügt sich dadurch harmonisch in den Gesamtaufbau ein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftspeicherantrieb zum Einschalten elektrischer Leistungsschalter mit einem Klinkenrad und einer durch einen Motor hin- und hergehend antreibbaren Treibklinke sowie mit wenigstens einer Stützklinke und einer mittels eines Hebelgetriebes spannbaren Kraftspeicherfeder, die zum Einschalten durch Freigabe einer Verklinkung über eine Kurvenscheibe auf den Schaltmechanismus des Leistungsschalters einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Kurvenscheibe (42) und die Längsachse der als Tellerfederpaket (31) ausgebildeten und an einem Ende durch das Klinkenrad (12) aufladbaren und an dem anderen Ende mit der Kurvenscheibe (42) verbundenen Kxaftspeicherfeder etwa parallel zueinander angeordnet sind.

2. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Spannen des Tellerfederpaketes (31) eine etwa senkrecht zu dessen Achse gelagerte, mit dem Klinkenrad (12) verbundene Aufzugkurvenscheibe (13) in Verbindung mit einem zweiarmigen Hebel (22) dient, an dem eine Rückstellfeder (25) angreift.

3. Kraftspeirhcrantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzugkurvenscheibe (13) geteilt ausgeführt ist und zwei gleiche, beiseitig des Tellerfederpaketes angeordnete und durch eine Welle (7) verbundene Teilscheiben umfaßt.

4. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerfederpaket (31) geteilt ausgeführt ist und daß die Welle (7) der Aufzugkurvenscheibe (13) bzw. der Teilscheiben seitlich der Längsachse der Tellerfederpakete (31, 32) im Zwischenraum der Tellerfederpakete angeordnet ist.

5. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Radius der Aufzugkurvenscheibe (13) bzw. der Teilscheiben ausgehend von einem Einschnitt (21) zunächst stärker und anschließend daran geringer zunimmt, derart, daß das an dem Klinkenrad (12) aufzubringende Drehmoment annähernd konstant bleibt.

6. Kraftspcicherantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Aufzugkurvenscheibe (13) bzw. der Teilscheiben nahe dem größten wirksamen Radius (20) eine Vertiefung (53) als Raststufe der mit der Kurvenscheibe (13) bzw. den Teilscheiben zusammenwirkenden Arbeitsfläche (23) des zweiarmigen Hebels (22) angeordnet ist.

7. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei gespanntem Tellerfederpaket (31) am Rand des Einschnittes (21) der Aufzugkurvenscheibe (13) aufliegende Biegefeder (56) auf die Aufzugkurvenscheibe (13) und das mit ihr verbundene Klinkenrad (12) ein im Sinne der Weiterdrehung wirkendes Drehmoment ausübt.

8. Kraftspeicherantrieb nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß an der Aufzugkurvenscheibe (13) ein Bolzen (60) angebracht ist, der bei der Rückkehr der Aufzugkurvenscheibe (13) in die Ausgangslage gegen eine unter Reibung verschiebbare Blattfeder (61) anläuft.

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Die Erfindung befaßt sich mit einem Kraftspeicherantrieb zum Einschalten elektrischer Leistungsschalter mit einem Klinkenrad und einer durch einen Motor hin- und hergehend antreibbaren Treibklinke sowie mit wenigsfens einer Stützklinke und einer mittels eines Hebelgetriebes spannbaren Kraftspeicherfeder, die zum Einschalten durch Freigabe einer Verklinkung über eine Kurvenscheibe auf den Schaltmechanismus des Leistungsschalters einwirkt.

Ein Kraftspeicherantrieb dieser Art ist beispielsweise durch das DE-GM 7143 984 (entspricht GB-PS 13 59 269) gekanntgeworden. Bei diesem Antrieb dient als Kraftspeicher eine Schraubenzugfeder. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung eines bei Sprungantrieben (DE-AS 15 15 563) bekannten Tellerfederpaketes als Kraftspeicher eine besonders raumsparende, in Einern schmalen quaderförmigen Gehäuse unterzubringende Antriebsvorrichtung zu schaffen.

Gemäß der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die Drehachse der Kurvenscheibe und die Längsachse der als Tellerfederpaket ausgebildeten und an einem Ende durch das Klinkenrad aufladbaren und an dem anderen Ende mit der Kurvenscheibe verbundenen Kraftspeieherfeder etwa parallel zueinander angeordnet sind. Bei dieser Anordnung wird die größte Längenerstrekkung der Antriebsvorrichtung im wesentlichen durch das Teiierfederpaket bestimmt. Zugleich erhält die Kurvenscheibe eine Lage nahe dem einen Ende des quaderförmigen Antriebsgehäuses, wo sie sich am einfachsten mit dem Schaltmechanismus eines Leistungsschalters verbinden läßt, wenn die Antriebsvorrichtung an dem Leistungsschalter befestigt wird.

An sich ist es bekannt (US-PS 30 97 275), die Lagerachse eines Hebelsystems parallel zu der Längsachse einer Federanordnung eines Federkraftsprungantriebes für elektrische Leistungsschalter anzuordnen. Die Federanordnung umfaßt insgesamt vier Schraubenfedern, die paarweise beidseitig einer doppelseitig wirkenden Kurvenscheibe angeordnet sind, die bei Drehung durch einen Handhebel die Federn spannt. Diese Antriebsvorrichtung ist einheitlicher Bestandteil eines Leistungsschalters und läßt sich im Unterschied zu einem Antrieb nach der Erfindung nicht als Baueinheit an einen Leistungsschalter anfügen. Durch den mittigen Antrieb der Federgruppen erhält die Antriebsvorrichtung darüber hinaus eine konzentrierte Bauform im Unterschied zu der schmalen Form mit am Rande gelegener Übertrittstelle der Antriebsenergie zum Leistungsschalter.

Im Rahmen der Erfindung kann zum Spannen der Kraftspeicherfeder eine etwa senkrecht zur Achse des Tellerfederpaketes gelagerte, mit dem Klinkenrad verbundene Aufzugkurvenscheibe in Verbindung mit einem zweiarmigen Hebel vorgesehen sein. Diese Aufzugkurvenscheibe kann zur besseren Verteilung der aufzubringenden Kräfte geteilt ausgeführt sein und kann zwei gleiche, beidseitig des Tellerfederpakeles angeordnete und durch eine Welle verbundene Teilscheiben umfassen. Diese Anordnung ist auch raumsparend, weil sich die Welle der Teilscheiben verhältnismäßig nahe an die Tragstange des Tellerfederpaketes heranrücken läßt. Besonders nahe an die Längsachse der Tellerfederanordnung läßt sich die Welle der Aufzugkurvenscheibe dann heranrücken, wenn zwei mit einem Zwischenraum angeordnete Tellerfederpakete vorgesehen werden.

Die Aufzugkurvenscheibe bzw. deren Teilscheiben