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Mehrstellungs-Rotationsschalteinrichtung zur Betätigung
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umschaltbarer elektrischer oder mechanischer Anordnungen Die Erfindung
betrifft eine Mehrstellungs-Rotationsschalteinrichtung zur Betätigung umschaltbarer
elektrischer oder mechanischer Anordnungen.
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Schalteinrichtungen der vorgenannten Art dienen dazu, umschaltbare
elektrische oder mechanische Anordnungen, wie elektrische Schalter, Getriebe, Drosselklappen
usw., derart zu betätigen, daß sie in jede der vorgesehenen Schaltstellungen gebracht
und darüber hinaus aus Sicherheitsgründen in der jeweils gewählten Schaltstellung
gegen unbeabsichtigte Bedienung auch verriegelt werden können. So sind beispielsweise
Schalteinrichtungen dieser Art zur Betätigung von sog. Drei-Stellungs-Schaltern
mit Trenn- und Erdungsfunktion in elektrischen Mittelspannungsanlagen bekannt, die
in einer der Schaltstellungen eine elektrische Verbindung zwischen der Energieerzeuger-
und der Energieverbraucherseite herstellen, in einer zweiten Schaltstellung eine
Trennung dieser beiden Seiten vollziehen und in einer dritten Schaltstellung die
eine oder andere Seite erden. Dabei muß in jeder einzelnen Stellung dafür gesorgt
werden, daß ein unbefugtes oder unbeabsichtigtes Verstellen mit Sicherheit vermieden
wird. Um dies zu erreichen, sind solche Schalteinrichtungen mit einem komplizierten
System gegenseitiger Verriegelungen ausgerüstet, was dazu führt, daß Schalteinrichtungen
dieser Art unübersichtlich sind, vom Bedienungspersonal ein großes Maß an Aufmerksamkeit
verlangen und darüber hinaus eine erhebliche räumliche Ausdehnung erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrstellungs-Rotationsschalteinrichtung,
inbesondere für elektrische
Schaltanlagen so auszubilden, daß bei
einer möglichst kompakten Gestaltung eine gute funktionale Übersichtlichkeit erreicht
wird, und dabei gleichzeitig ein Höchstmaß an Bedienungsvereinfachung, insbesondere
im Hinblick auf die gegenseitigen Verriegelungsfunktionen, zu erzielen und ein unbefugtes
oder unbeabsichtigtes Betätigen zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst. Dadurch ist erreicht, daß der jeweils gewünschte Schaltzustand einer solchen
Mehrstellungs-Rotationsschalteinrichtung mit einem einzigen Schalthebel sinnfällig
hergestellt werden kann, und außerdem -erfüllt die so ausgestaltete Schalteinrichtung
eine Verriegelungsfunktion gegenüber allen nur nach besonderen Vorkehrungen einstellbaren
Schaltpositionen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dieser Schalthebel gleichzeitig
zum Sperren des eingenommenen Schaltzustandes gegen einen versehentlichen oder unbefugten
Eingriff benutzt. Eine solche Einstecksperre hat gegenüber herkömmlichen Sperrmitteln
den Vorteil, daß die Bedienungsperson optisch erkennt, ob eine Sperrung vorliegt
oder nicht und nicht erst durch Probieren, d.h. Ausüben eines Drehmomentes feststellen
muß, ob eine Sperre eingelegt ist oder nicht.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Schalthebel mit
einem Sicherheitsschloß derart kombiniert, daß er nur mit Hilfe eines Sicherheitsschlüssels
aus der eingesteckten Position herausgehoben und verstellt werden kann.
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Dadurch ist die Schalterwelle nach dem Abziehen des Sicherheitsschlüssels
etwa gegen unbefugtes Aufheben der Sperrfunktion blockiert.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Schalteinrichtung
in Verbindung mit einem als Drehschalter ausgeführten kombinierten Trenn- und Erdungsschalter,
wie er in Mittelspannungs-Schaltanlagen benutzt wird; Fig. 2 die Seitenansicht der
Schalteinrichtung nach Fig. 1 in der Schnittebene II-II und Fig. 3 die einzelnen,
den jeweiligen Schalterpositionen zugeordneten Stellungen der Schalteinrichtung.
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In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem mit Isoliergas (etwa SF6) gefülltem
Rohrsystem einer Mittelspannungsschaltanlage dargestellt, das sowohl das Sammelschienensystem
wie die zugehörigen Trenn- und Erdungsachalter sowie gegebenenfalls Leistungsschalter
umschließt. Der dargestellte Ausschnitt enthält einen Flanschteil 1 mit der Eingangssammelschiene
2, den Ausgangssammelschienen 3 und der Erdungssammelschiene 4 eines im übrigen
nicht dargestellten Sammelschienensystems. Diese Sammelschienen sind an die Kontaktelektroden
5, 6 und 7 eines als Drehschalter ausgebildeten kombinierten Trenn- und Erdungsschalters
geführt.
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Das jeweils zwei Trennkontakte elektrisch leitend verbindende ringförmige
Schaltmesser 8 dieses Schalters ist über den Isolierhebel 9 an der Antriebswelle
10 befestigt. Diese im Gleitlager 11 des Flanschteiles 1 geführte Antriebswelle
10 ist über ein nur schematisch angedeutetes Getriebe 12 mit der Schaltwelle 13
gekuppelt. Die Schaltwelle 13 ist an ihrem bedienungsseitigen Ende mit dem Wellenstumpf
14 verbunden, der Bestandteil der Betätigungsvorrichtung 15 ist. Der Wellenstumpf
14, der in dem äußeren Lagerteil 16 der Betätigungsvorrichtung 15 konzentrisch gelagert
ist, besitzt stirnseitig eine konzentrische Bohrung zum verschließbaren Einführen
eines als Schaltwinkelbegrenzer dienenden Schalthebels 17 sowie eine der Anzahl
der Schaltstellungen entsprechende Anzahl von um 900 gegeneinander versetzt angeordneten
radialen Ausnehmungen 18,19,20 und
21 mit rechteckigem Querschnitt,
in die der Nocken 22 des Schalthebels 17 in eingeführtem Zustand paßgenau eintaucht.
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Dieser Schalthebel 17 ist mit einem Zylinderschloß 23 versehen,-das
in an sich bekannter Weise einen Schließhebel 24 besitzt, der durch Betätigen eines
nicht dargestellten Sicherheitsschlüssels den Schalthebel 17 in der eingeführten
Stellung gegen unbefugtes Entfernen sperrt. Der äußere Lagerteil 16 der Betätigungsvorrichtung
15 besitzt kreisringförmige Ausnehmungen 25 und 26 solcher Größe und Lage, daß der
über den Radius des Wellenstumpfes 14 hinausragende Teil des Nockens 22 des Schalthebels
17 in diese Ausnehmungen einführbar ist. Dabei wirkt die Ausnehmung 25 als Schaltnut,
d.h. sie begrenzt den Drehwinkel des Schalthebels 17 über zwei Schaltstellungen,
während die Nut 26 als Sperrnut den Schalthebel 17 in einer Schaltstellung sperrt.
Soll der Nocken 22 des Schalthebels 17 etwa aus der Schaltnut 25 entfernt und in
die Sperrnut 26 eingeführt werden, ist zunächst durch Betätigen des Zylinderschlosses
23 die Umschaltsperre aufzuheben.
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Dann kann der Schalthebel 17 um einen entsprechenden Betrag aus der
Bohrung des Wellenstumpfes 14 herausgezogen und in der gewünschten Weise umgesetzt
werden. Ein vollständiges Entfernen des Schalthebels 17 ist mit nicht dargestellten
Mitteln verhindert.
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In der dargestellten Position befindet sich der Drehschalter in der
Einschaltstellung und verbindet mit Hilfe des Schaltmessers 8 die Kontaktelektrode
6 der Eingangssammelschiene 2 mit der Kontaktelektrode 5 der Ausgangssammelschienen
3. Wird der Schalthebel 17 mit Hilfe des in die freien Ausnehmungen 18, 20 einsteckbaren
Schaltschlüssels 27 (Fig. 2) entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt sich
der Nocken 22 des Schalthebels 17 in der Schaltnut 25 des äußeren Lagerteils 16
um 900 in die Trennstellung. Damit dreht sich auch das Schaltmesser 8 um 900 und
trennt die Kontaktelektrode 5 der Ausgangssammelschienen 3 von der Kontaktelektrode
6 der Eingangs-
sammelschiene 2. Die weiteren möglichen Schalt-
und Sperrstellungen sind Gegenstand der Fig. 3.
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In Fig. 2 ist die Schalteinrichtung in einer Seitenansicht entlang
des Schnittes II-II (Fig. 1) dargestellt.
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Die dabei gewählten Bezugszeichen entsprechen denjenigen in Fig. 1.
Erkennbar sind die radialen Ausnehmungen, von denen zwei, nämlich 18 und 20 schnittbildlich
dargestellt sind, so gestaltet, daß mit Hilfe eines Schaltschlüssels 27, dessen
Klauen 28 in die jeweils freien Ausnehmungen des Wellen stumpfes 14 einsteckbar
sind, die für eine Umschaltung notwendige Drehbewegung der Schaltwelle 13 ausführbar
ist.
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Anhand der Fig. 3 sollen nun die verschiedenen Schaltmöglichkeiten
mit den entsprechenden Sperren und Verriegelungen erläutert werden. Dabei sind der
Wellenstumpf 14 und das äußere Lagerteil 16 (Fig. 1) mit den einzelnen Schalterstellungen
entsprechenden Symbolen versehen. Es soll ausgegangen werden von der mit Al bezeichneten
Position, d.h. dem ausgeschalteten Zustand, bei dem sich der Nocken 22 des Schalthebels
17 im unteren linken Quadranten der vier möglichen Schaltpositionen befindet. Soll
der Schalter in dieser Position gesperrt werden, muß der Schalthebel 17 aus der
in Al dargestellten Position herausgezogen und in die in A2 dargestellte Sperrposition
im unteren rechten Quadranten eingeführt werden. In dieser Position befindet sich
der Nocken 22 des Schalthebels 17 in der Sperrnut 26 des äußeren Lagerteils 16 in
gesperrter Position.
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Falls eine Erdung der Ausgangssammelschiene 3 notwendig ist, muß der
Schalthebel 17 aus der in A2 dargestellten Sperrposition herausgezogen und in die
in A3 dargestellte Position, also mit dem Nocken 22 im oberen linken Quadranten
wieder eingeführt werden. Die Schaltnut 25 des äußeren Lagerteils 16 erlaubt nun
eine Drehung des Schalthebels 17
entgegen dem Uhrzeigersinn um 900
vom oberen linken in den unteren linken Quadranten. Diese Position ist in C1 dargestellt.
In dieser Position befindet sich gemäß der Darstellung in Fig. 1 das Schaltmesser
8 zwischen den Kontaktelektroden 5 und 7, so daß eine Verbindung der Ausgangssammelschienen
3 mit der Erdungssammelschiene 4 hergestellt ist. Soll der Schalter in dieser Position
gesperrt werden, muß der Schalthebel 17 herausgezogen, erneut um 900 entgegen dem
Uhrzeigersinn gedreht und mit seinem Nocken 22 in die Sperrnut 26 des äußeren Lagerteils
16 im rechten unteren Quadranten eingeführt werden, wie dies in C2 gezeigt ist.
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U-m ausgehend von der in Al dargestellten Trennposition in die Einschaltposition
zu gelangen, wird der Schalthebel 17, wie in B1 gezeigt, um 90° im Uhrzeigersinn
vom unteren linken in den oberen linken Quadranten bewegt. Soll der Schalter in
dieser Position gesperrt werden, ist der Schalthebel 17 in der bereits beschriebenen
und in B2 dargestellten Weise durch Herausziehen aus der eingenommenen Stellung
und Einführen in den unteren rechten Quadranten, nämlich in die Sperrnut 26 des
äußeren Lagerteils 16, umzusetzen.
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Soll die Eingangssammelschiene 2 geerdet werden, muß der Schalthebel
17 aus.der Sperrposition gemäß 82 erneut herausgezogen, um 900 im Uhrzeigersinn
versetzt und mit seinem Nocken 22 im unteren linken Quadranten wieder eingeführt
werden. Wenn er aus dieser in 83 dargestellten Position im Uhrzeigersinn um 900
bewegt wird und die in D1 dargestellte Position erreicht ist, befindet sich gemäß
der Darstellung in Fig. 1 das Schaltmesser 8 zwischen den Kontaktelektroden 6 und
7. Damit ist die gewünschte Eingangserdung geschaltet. Soll der Schalter in dieser
Position gesperrt werden, so muß der Schalthebel 17 wiederum aus dieser Position
herausgezogen und entsprechend D2 um 1800 versetzt mit seinem Nocken 22 in die Sperrnut
26
eingeführt werden.
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Erkennbar sind damit alle vier Schaltstellungen "Verbinden", "Trennen",
"Eingangserden" und "Ausgangserden" in beiden Richtungen zweistufig schaltbar und
in jeder Stellung sicher, d.h. verschließbar, zu sperren.
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5 Patentansprüche 3 Figuren
L e e r s e i t e