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Lasttrennschalter mit einem eine Blockiereinrichtung
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aufweisenden Federspeicherantrieb Die Erfindung betrifft einen Lasttrennschalter
mit einem Federspeicherantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Lasttrennschalter mit einem Federspeicherantrieb ist
bereits bekannt (DE-OS 21 23 019). Zum Federspeicherantrieb gehört eine Einschaltfeder,
deren feststehendes Ende an einem Zapfen abgestützt ist, der mit einem Seitenblech
verbunden ist. Das der Antriebswelle zugekehrte bewegliche Ende der Einschaltfeder
ist an einem Bolzen befestigt, der in einem Langloch einer Scheibe angeordnet ist.
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Diese Scheibe ist aus Gründen einer gleichmäßigen Kraftverteilung
aus zwei spiegelsymmetrischen Hälften zusammengesetzt, die unter Zwischenschaltung
von Buchsen auf einer mit einem Wellenstumpf der Antriebswelle fest verbundenen
Nabe sitzen. Diese Nabe dient als Abtriebsglied für die Übertragung der Kraft sowohl
der Einschalt- als auch der Ausschaltfeder auf die Antriebswelle. Gleichzeitig dienen
die vorerwähnten Scheiben unter Zwischenschaltung von Lagerschalen als Lager für
eine weitere Scheibe mit gleichfalls symmetrischen Teilen, an denen das der Antriebswelle
zugekehrte Ende der Ausschaltfeder angreift. Dieser Federspeicherantrieb besitzt
hinsichtlich beider Federn eine gleichbleibende Vorspannkraft, so daß das Einsatzgebiet
sich auf einen bestimmten
Schaltertyp beschränkt. Besondere Maßnahmen
für den Federspeicherantrieb bei eventuellen Fehlschaltungen sind nicht vorgesehen.
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Es ist ferner ein Schaltschloß für elektrische Schaltgeräte, insbesondere
Last- und Leistungstrennschalter, mit einer Schnellschaltvorrichtung zum schnellen
Aus- oder Einschalten bekannt, wobei das Schaltschloß mittels eines Kniehebelsystems
die Antriebswelle kraftschlüssig mit der Schaltwelle verbindet (DE-AS 17 65 380).
Das Schaltschloß ist hierzu seitlich am Rahmen des Schalters angeordnet und verbindet
die Schaltwelle mit der Antriebswelle, die beide im Rahmen drehbar gelagert sind.
- Ein Kniehebelsystem ist auch Bestandteil eines Schaltschlosses für einen Leistungsschalter,
der für Niederspannung vorgesehen ist (DE-PS 22 19 892). Dieses Kniehebelsystem
steht mit einem zweiarmigen Hebel in Verbindung, der auf der Schaltwelle sitzt.
Als Einschaltfeder fungiert eine Drehstabfeder, deren freies Ende mit einer Kurvenscheibe
abgeschlossen ist.
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Diese Kurvenscheibe steht einerseits mit dem Mitnehmer eines Handhebels
und andererseits mit dem Kniehebelsystem in Verbindung.
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Bezüglich einer sehr kleinen, gleichbleibenden Auslösekraft und einem
entsprechenden Auslösehub, sowie auch einer nicht wirkenden Einschaltfederkraft
im Auslösemoment, als auch einer bleibenden Aus-Stellung der Schaltmesser beim Einschalten
auf einen Aus-Impuls, erfüllen SchaltschlEsser mit Kniehebelsystemen die Bedingungen
einer absolut sicheren Schalthandlung oft nur sehr unzureichend. Um das vorgegebene
Ziel zu erreichen, ist ein hoher mechanischer Aufwand aus einer Aneinanderreihung
von Hebeln, zusätzlichen Zweitwellen, Mitnehmern, Klinken und Gestängen mit besonderen
Untersetzungen erforderlich. Das bedeute-t, daß außer dem größeren Materialaufwand
auch noch besondere AnforderungRn an die Fertigungsgenauigkeit gestellt werden müssen.
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Derartige Mechaniken sind nicht in der Lage, die Einschaltkraft während
einer Ausschaltung auf den Wert "O" zu halten (Querkräfte), um den geringsten Kraftbedarf
für den Aus-Impuls zu gewahrleisten. Dies hat zur Folge, daß über die Vielzahl von
Verbindungsgliedern eine erhebliche Ausschaltzeitverzögerung eintritt, die Schaltmesser
bis vor die Schaltkontakte prellen, eine mögliche Vorzündung einleiten, die zu schweren
Schäden und Betriebsstörungen führen kann.
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Insgesamt weisen Schaltschlösser mit einer Vielzahl von Hebelgelenken
und Klinken den Mangel auf, daß alle in Serie geschalteten Teile für eine Schalthandlung
große Zeitverluste aufzeigen, und zwar genau zu dem Zeitpunkt, wenn es z.B. infolge
eines hohen Stromanstiegs (Kurzschluß) auf eine sehr kurze Schaltzeit ankommt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lasttrennschalter
der eingangs geschilderten Art mit dem Ziel zu schaffen, seinen Federspeicherantrieb
durch Entwicklung weniger unkomplizierter Bauteile in seinen Schalthandlungen sicherer
zu machen, dabei die Einschaitfeder in ihrer Vorspannkraft variabel zu gestalten
und ihre zusammenschlagende Kraft einer Fehlschaltung aufzufangen, damit eine zerstörerische
Wirkung auf Bauteile des Schalters vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin,. daß die
Einschaltfeder in ihrer Vorspannkraft so eingestellt werden kann, daß leichte, mittlere
und schwere Schaltgeräte mit gleichen Bauteilen bestückt werden können und beispielsweise
Trafo-Lasttrennschalter auf das Einschaltvermögen von Ringkabel-Lasttrennschaltern
ohne Mehraufwand eingestellt werden können. Zudem verhindert die Blockiereinrichtung
nachteilige
Auswirkungen der Einschaltfeder auf Bauteile und mögliche
Anschläge des Schalters.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die im Ansich spruch 2 angegebene Maßnahme
wird erreicht, daß Xle Blockiereinrichtung mit ihrer entsprechenden Begrenzung durch
das Stützlager und den um die Schalterwelle umlaufenden Hebel mit einfachen Mitteln
herstellen läßt, die jedoch die Blockiereinrichtung in die Lage versetzen, die gesamte
Spannkraft der Einschaltfeder abzufangen.
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Was nun die Einstellbarkeit der Einschaltfeder betrifft, so erweist
es sich als vorteilhaft, einen Augenschraubenbolzen mit einer Gegenmutter zu verwenden,
der sich mit Hilfe eines einfachen Zugdeckels auf dem Stützlager befestigen läßt.
Damit ist eine stufenlose Einstellung der Vorspannkraft der Einschaltfeder möglich,
womit ohne zusätzliche Bauteile ein Schaltgerät mit erhöhtem Einschaltvermögen realisierbar
ist (Anspruch 3).
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Für den Schalter ist die Gestaltung des Kupplungsgliedes für die Ein-
und Ausschaltfeder von großer Bedeutung. Dieses Kupplungsglied ist zweckmäßigerweise
als eine Rollenklinke ausgebildet, die zwei Funktionen erfüllt. So ist sie einmal
einstellbar durch einen Kurvenmitnehmer und wird zum anderen durch eine Drehfeder
eingesteuert (Anspruch 6).
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Die Einstellbarkeit der Rollenklinke über die ausgebildete Kurve des
Mitnehmers ist dabei von besonderer Bedeutung. Die Gestaltung des Kurvenmitnehmers
erlaubt von Beginn an der Einschaltung von jeder Stellung des Einschaltvorganges
eine Auslösung des Systems, ohne daß eine Bewegung oder Mitnahme der Schaltmesser
zu den Gegenkontakten erfolgt. Steht ein Aus-Impuls durch Sicherung oder Arbeitsmagnet
an und erfolgt
eine Einschaltung, z.B. durch einen Hand- oder Motorantrieb,
so bleiben die Schaltmesser in der Aus-Stellung stehen und die gesamte Spannkraft
der Einschaltfeder wird durch die Blockiereinrichtung als Fehlschaltung abgefangen,
wobei das gesamte System ohne Schlagbeanspruchung verbleibt (Anspruch 9).
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in explosionsartiger Darstellung einen
erfindungsgemäßen Federspeicherantrieb für einen Lasttrennschalter Fig. 2 einen
Hebel dieses Federspeicherantriebs Fig. 3a und 3b einen Antriebshebel des Federspeicherantriebs
Fig. 4a und 4b einen Auslösehebel des Federspeicherantriebs Fig. 5a und 5b eine
Rollenklinke des Federspeicherantriebs Fig. 6a und 6b einen Mitnehmer des Federspeicherantriebs
Fig. 7 ein Federlager des Federspeicherantriebs In Fig. 1 ist ein Federspeicherantrieb
eines Lasttrennschalters dargestellt, der in unmittelbarer Nähe einer Schalterwelle
1 angeordnet ist. Die wichtigsten Bestandteile des Antriebs sind eine Ausschaltfeder
2 und eine Einschaltfeder 28.
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Die Ausschaltfeder ist mit ihrem beweglichen Ende über einen Schalterwellenhebel
1a direkt mit der Schalterwelle verbunden.
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Die Einschaltfeder ist in einem rohrförmigen Gehäuse 7 untergebracht,
das als Blockiereinrichtung dient. Das feste Ende der Einschaltfeder ist in einen
Augensohraubenbolzen 6 eingehängt. Der Bolzen ist durch einen Zugdeckel 5 geführt
und oberhalb des Deckels mit einer Mutter 6a befestigt. Der Zugdeckel ruht auf einem
Stützlager 4, das fest mit einer Schalterseitenwand 3 verbunden ist. Das rohrförmige
Gehäuse ruht auf einer zum Ende des Rohres parallelen Fläche 8a eines etwa sichelförmigen
Hebels 8. An diesem Hebel befindet sich unterhalb der parallelen Fläche eine Einhängeöse
8b für die Einschaltfeder. Damit wirkt der Augensohraubenbolzen mit seiner
Mutter
als Zugeinrichtung mit Vorspannkrafteinstellung.
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Der Hebel 8 besitzt, was in der Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist,
im unteren Teil eine Bohrung 8c für einen Bolzen 13d, der fest mit einem Mitnahmehebel
13 verbunden ist.
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Der Mitnahmehebel besteht, was in den Fig. 3a und 3b im einzelnen
dargestellt ist, aus einem Hohlwellenabschnitt 13a, dessen Innendurchmesser auf
den Durchmesser der Schalterwelle 1 abgestimmt ist. Zum Mitnahmehebel gehört eine
Laufbuchse 13c (nicht dargestellt) für den Bolzen 13d, der parallel zur Achse des
Hohlwellenabschnitts nach einer Seite angeordnet ist.
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Ein weiterer Bolzen 13b ist zur anderen Seite, ebenfalls parallel
zur Achse des Rohlwellenabschnitts angeordnet und diese stellt die Verbindung zu
einer jtollnkiinke 1a/14 dar.
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Nach den Fig. 1, 4a und 4b befindet sich zwischen den Teilen 12 und
14 der Rollenklinke ein Auslösehebel 15, der zum einen als ein sichelfönmiger Hebelarm
15a ausgebildet ist, der eine die Schalterwelle umlaufende, bogenförmige Kontur
aufweist und dessen Ende als plane Fläche 15e für einen Anschlag eines mit der Rollenklinke
in Verbindung stehenden Bolzens 14d (nur in Fig. 1 dargestellt) ausgebildet ist
und der zum anderen einen weiteren Hebelarm 15b aufweist, der oberhalb des Hebelarmes
15a angeordnet ist, jedoch durch eine zweifache Biegung nicht in der gleichen Ebene
wie der Hebelarm 15a liegt. Am Ende des Hebelarmes 15b befindet sich eine Bohrung
15c zur Aufnahme einer Auslösestange 16 (nur in Fig. 1 dargestellt). Ferner weist
der Auslösehebel 15 eine Buchse 15d auf, die zur Aufnahme eines Bolzens zur Verbindung
mit der Rollenklinke 12/14 dient.
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Die Fig. 5a und 5b zeigen die zweigeteilte Rollenklinke 12/14.
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Beide Teile sind durch eine Hülse 14c verbunden, die der Aufnahme
des Bolzens 13b (nur in Fig. 3a und 3b dargestellt) dient. Beide Teile weisen ferner
korrespondierende Ausnehmungen
12b und 14b für eine Bolzenverbindung
mit dem Auslösehebel 15 auf. Außerdem ist das Teil 12 mit einer Bohrung 12a zur
Aufnahme eines Einstellhebels 12c (nur in Fig. 1 dargestellt) versehen. Das Teil
14 besitzt einen längeren, abgebogenen Hebelarm 14a, an dessen Ende ein Bolzen 14d
angebracht ist, der die plane Fläche 15e des Hebelarmes 15a als Anschlag benutzt.
Die Fig. 6a und 6b zeigen einen Kurven-Mitnehmer 11, dessen Hauptteil ein Hohlwellenabschnitt
11a ist, der mit sanem Innendurchmesser auf den Durchmesser der Schaltwelle 1 abgestimmt
ist. Ein Kreisringstück 11b ist mit dem Hohlwellenabschnitt fest verbunden. An einer
Seite ist der Hohlwellenabschnitt mit offenen Ausnehmungen 11e versehen, in welche
in Verbindung mit der Schaltwelle 1 Spannstifte 10 (nur in Fig. 1 dargestellt) eingesetzt
werden können.
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Schließlich zeigt die Fig. 7 ein mit der Schalterseitenwand 3 zu verbindendes
Stützlager 4 für die Einschaltfeder 28. Dieses Stützlager ist mit längsverlaufenden
Verstärkungsrippen 4a gegen Druck und mit querverlaufenden Verstärkungsrippen 4b
gegen Zug ausgerüstet.
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Aus der Fig. 1 allein geht noch hervor, daß die Schalterwelle 1 in
der Schalterseitenwand 3 in einem Lager 9 gehalten ist.
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Um eine mit der Auslösestange 16 verbundene Auslösewelle 17 zusätzlich
betätigen zu können, z.B. durch einen Sicherungsmagneten 18, besteht eine kraftübertragende
Verbindung des Sicherungsmagneten mit der Auslösewelle Bei einseitigem Wellenendaufbau
mit einer schnellen "Ein" und sofortiger Hand-Ausschaltung ist zur Schaltsicherheit
ein Überwurflager 19 mit einem Esænter 20 vorgesehen, um eine mögliche Wellenverbiegung
auffangen zu können.
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Zur Bewerkstelligung einer Handauslösung ist ein Handauslösebolzen
21 an einem Handauslösehebel 22 befestigt, der wieder um fest mit einer auf der
Schalterwelle 1 aufsitzenden Lochscheibe 23 verbunden ist. Der Handauslösebolzen
ist so ausgebildet, daß er die Kontur des Auslösehebels 15 anheben kann.
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Die Lochscheibe besitzt ferner eine Aufhängung 24 für eine Rückholfeder,
die der Stellungsanzeige des Schalters dient.
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Die Schalterwelle ist von der Lochscheibe mit einer Sperrscheibe 25
abgeschlossen. Im Bereich der Teile 8, 14 und 15 mit umlauf enden Konturen ist eine
Laufbuchse 26 auf der Schalterwelle vorgesehen. Der Teil 12 der Rollenklinke wird
durch eine Drehfeder 27 gegen den Kurvenmitnehmer 11 gedrtickt, wobei die Federkraft
die Rollenklinke eindrückt, sobald der Einstellhebel 12c die Kontur des Kurvenmitnehmers
11 verläßt.
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Die Wirkungsweise des Federspeicherantriebs zeigt noch einmal die
angeführten Vorteile einer einfachen Konstruktion, was insbesondere den Arbeitsablauf
günstig beeinflußt.
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Der Lasttrennschalter befindet sich zunächst im ausgeschalteten Zustand,
hierbei sind die Schaltmesser geöffnet, die Ausschaltfeder 2 und die EinschaltfedeiSsind
im entspannten Zustand. Das Einschalten geschieht nun folgendermaßen: Zunächst wird
die Einschaltfeder 28 über die Lochscheibe 23, dem Hebel 8 mit der Laufbuchse 26
mit einer Linksdrehung in die gespannte Lage gebracht. In dieser gespannten Lage
ist die Einschaltfeder mit ihrer größten Kraft festgesetzt. Jetzt wird die Lochscheibe
23 nach rechts gedreht, damit wird die Einschaltfeder 28 über den Totpunkt gleichfalls
mit dem Hebel 8 und der Laufbuchse 26 in einer Rechtsdrehung über den Totpunkt geholt.
Damit zieht sich die Einschaltfeder zusammen und der Antrieb wird in eine schlagartige
Rechtsdrehung versetzt, Gleichzeitig wird die Ausschaltfeder 2 gespannt. Damit ist
der Lasttrennschalter eingeschaltet.
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Wenn jetzt eine Ausschaltung erfolgen soll, so findet folgendes statt:
Die Lochscheibe 23 mit dem angeschraubten Handauslösebolzen 21 wird in eine leichte
Linksdrehung versetzt und der Handauslösebolzen betätigt die Rollenklinke 14 in
der unteren Kontur. Damit wird die Rollenklinke mit dem Teil 12 von der Kurve des
Kurvenmitnehmers 11 abgehoben. Die Ausschaltfeder 2, die direkt mit der Schalterwelle
1 verbunden ist, dreht dann die Schalterwelle nach links und die mit der Welle über
Koppelstangen verbundenen Schaltmesser werden wieder in eine Ausschaltstellung gebracht.
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Bei einer erneuten Einschaltung des Lasttrennschalters wird die Einschaltfeder
2, die jetzt in einer ungespannten, aber vorgespannten Lage liegt, mit der Lochscheibe
23 wieder nach links geholt, und zwar über den Totpunkt in die Gespanntlage.
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In diesem Augenblick rastet die Rollenklinke Teil 12 mit der Rolle
ein und damit wird der Federspeicherantrieb mit einer Rechtsdrehung wieder in Einschaltung
gebracht. Die Einschaltfeder 2 entspannt sich mit ihrer gesamten Kraft und das Schaltmesser
des Lasttrennschalters befindet sich wieder im eingeschalteten Zustand. Die Auslösung
erfolgt entweder über eine Bewegung der Lochscheibe 23, sie kann aber auch über
Arbeitsstromauslöser den Bolzen 14d betätigen und zwar über den Auslösehebel 15,
die Auslösestange 16 und die Auslösewelle 17. Damit wird dann die Rollenklinke mit
de»teil 12 wieder angehoben und damit findet dann eine Auslösung des gespannten
Federspeicherantriebs mit der Ausschaltfeder 2 statt. Der Lasttrennschalter löst
aus. Grundsätzlich ist es so, daß immer bei einer erfolgten Ausschaltung die Einschaltf
eder in die GeSPanntlage durch eine Linksdrehung geholt werden muß, um wieder einschaltbereit
zu sein.
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Wird das Antriebssystem bei eingesteuerter Rollenklinke 12/14 und
gespannter Einschaltfeder 28 über den Tot.punkt in Einschaltrichtung mittels Hand-
oder Motorkraft gedreht, so erfolgt eine schnelle Einschaltung, wobei die Ausschaltfeder
2 gespannt wird. Hierbei ist von großer funktioneller Bedeutung,
daß
bei beendeter Einschaltung die Restkraft der Einschaltfeder, die noch erheblich
über die der gespannten Ausschaltfeder 2 liegt, bei der Betätigung bzw. Heraustreiben
der Rollenklinke über eine Auslösemechanik zu einer Ausschaltung diese Restkraft
direkt blockiert wird, damit die Ausschaltung ungehindert erfolgen kann. Es ist
hierbei von großer Bedeutung, daß diese Restkraft der Einschaltfeder auf das drehende
Antriebssystem erst im Augenblick einer Ausschaltung auf den Wert Null sinkt. Dabei
kann die drehende Schalterwelle völlig unbelastet arbeiten. Diese Unbelastbarkeit
soll auch dann gewährleistet sein, wenn eine Einschaltung mit sofortiger Handkraft-Ausschaltung
bei einseitigem Wellenendaufbau erfolgt.
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Dazu dient vorsorglich eine zusätzliche Überwurfmutter 19, welche
über den Mitnahmehebel 13 der Einschaltfeder 28 geschoben wird und am Seitenteil
des Lasttrennschalters befestigt ist.