DE3214935A1 - Antriebsvorrichtung fuer elektrische schalter - Google Patents

Description

32H935

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 8 2 P 4 O 5

Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter mit einem Einschaltkraftspeicher zum Schließen elektrischer Schaltstellen und zum gleichzeitigen Aufladen eines Ausschaltkraftspeichers, sowie mit Verklinkungsgliedern zum Aufrechterhalten der aufgeladenen Stellung des Ausschaltkraftspeichers und Auslösegliedern zur Freigabe des Ausschaltkraftspeichers, wobei eine im wesentlichen in ihrer Längsrichtung bewegbar angeordnete Kuppelstange zur Übertragung der Einschaltenergie von einem Treibhebel auf einen weiteren auf einer Schaltwelle sitzenden Hebel vorgesehen ist.

•]Ej Eine Antriebsvorrichtung dieser Art ist durch die DE-AS 27 17 958 bekannt geworden. Durch

die Ausrüstung mit Einschaltkraftspeicher und Ausschaltkraftspeicher ist die Antriebsvorrichtung in der Lage, einen Schalter nach Abgabe eines entsprechenden Schaltbefehls zu einem gewünschten Zeitpunkt schlagartig einzuschalten. Ebenso ist eine Ausschaltung zu einem gewünschten Zeitpunkt durch einen Ausschaltebefehl möglich, wobei dieser von Hand gegeben werden kann oder durch einen sebsttätig wirkenden Auslöser, der in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwerten des über den Schalter fließenden Stromes oder der im Netz vorhandenen Spannung arbeitet. Im praktischen Betrieb ist es durchaus möglich, daß ein Einschaltbefehl und ein Ausschaltbefehl gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig auftreten. Es kommt dann darauf an, die Durchführung des EinschaltVorganges zu verhindern. Diese sogenannte Freiauslösung, die ein Einschalten bei vorhandenem Ausschaltbefehl verhindert, ist ein Merkmal von Schutzschaltern für den Bereich nie-

Et 3 Sby / 16.0A.1982

32U935 82Ρ4056

driger Betriebsspannungen. Beispielsweise lassen sich Leitungsschutzschalter in Hausverteilungen durch Festhalten des Einschaltknebels oder Einschaltknopfes nicht in der Einschaltstellung halten, wenn der überstrom- oder Kurzschlußauslöser des Schalters anspricht. Größere elektrische Schalter, wie man sie für den Bereich mittlerer oder hoher Betriebsspannungen einsetzt, sind dagegen nicht allgemein mit einem Mechanismus zur Freiauslösung ausgerüstet. Eine der Freiauslösung gleichwertige Funktion läßt sich bei solchen Schaltern auch auf rein elektrischem Weg durch eine entsprechende Verknüpfung der Steuersignale erreichen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, für eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art, die beispielsweise für einen Mittelspannungsleistungsschalter vorgesehen sein kann und die infolge der Ausrüstung mit einem Einschaltkraftspeicher und einem Ausschaltkraftspeicher eine relativ umfangreiche Anordnung darstellt, eine mechanisch wirkende Freiauslösung zu schaffen.Diese Aufgabe beruht auf der Überlegung, daß eine mechanische Freiauslösung zwangsläufig und zuverlässig wirkt, während eine elektrische Freiauslösung auf das Vorhandensein einer Hilfsenergie angewiesen ist und daher mit Störungen behaftet sein kann. Eine Anzahl unterschiedlicher Anordnungen zur mechanischen Freiauslösung ist durch die Allis-Chalmers-Druckschrift "Trip-Free Mechanisms", Juni 1958, bekanntgeworden. Diese sind jedoch zur Lösung der gestellten Aufgabe weniger geeignet, wenn es sich darum handelt, einen bereits vorhandenen und konstruktiv durchgebildeten Antrieb ohne wesentliche Umgestaltung mit der Freiauslösung auszustatten.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verbindung des Treibhebels mit der Kuppelstange als durch eines der Auslöserglieder lösbare Kupp-

32H935

- β- - VPA 82P4056

lung ausgebildet ist. Wird daher die Kupplung durch einen Auslöser betätigt, d.h. gelöst, so kann der Schalter ungehindert ausschalten, auch wenn gleichzeitig der Einschaltkraftspeicher freigegeben werden sollte. Dieser führt eine Leerbewegung aus, die ohne Einfluß auf die Schaltstellung des Schalters bleibt.

Obwohl sich die Kupplung auf einem betriebsmäßig bewegbaren Teil des Schaltmechanismus befindet, ist ihre Betätigung durch ein ortsfestes Auslöseorgan auf einfache Weise dadurch möglich, daß nach einer Ausgestaltung der Erfindung zur Betätigung ein im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kuppelstange bewegbar angeordnetes Betätigungsglied vorgesehen ist. Dieses Betätigungsglied ändert zwar bei der Hin- und Herbewegung der Kuppelstange auch seine Lage, wobei aber infolge der senkrechten Zuordnung beider Teile eine für die Funktion nur unwesentliche Verschiebung an den Gelenkstellen auftritt, an denen das Betätigungsglied mit der Kupplung bzw. dem ortsfesten Auslöser in Verbindung steht.

Die nach der Erfindung vorgesehene Kupplung kann einen an der Kuppelstange schwenkbar gelagerten zweiarmigen Kupplungshebel umfassen, dessen eines Ende mit dem Betätigungsglied verbunden ist, und dessen anderes Ende mit einer Arbeitsfläche für das Zusammenwirken mit einem an dem Treibhebel angeordneten Kupplungsbolzen versehen ist, der in ein in der Längsrichtung der Kuppelstange angeordnetes Langloch eingreift. Durch das Langloch ist eine Führung und Ausrichtung der Kuppelstange auf dem Treibhebel geschaffen, wie sie bei der eingangs beschriebenen bekannten Antriebsvorrichtung durch den üblichen Gelenkbolzen besteht.

Das Betätigungsglied des Kupplungshebels kann mit einem an seinem Ende schwenkbar gelagerten Freiauslösehebel

32U935 82P4056

verbunden sein, der bei der Auslösung durch einen von einer Ausschaltklinke betätigten Stift aus einer der eingekuppelten Stellung des Kupplungshebels entsprechenden Ruhelage entgegen der Kraft einer Rückstellfeder auslenkbar ist. Der Freiauslösehebel bietet die vorteilhafte Möglichkeit, die Kupplung zwischen dem Treibhebel und der Kuppelstange nicht nur durch die schalterseitigen Auslöser, sondern z. B. auch durch Teile zu betätigen, die bei der Anordnung des Schalters auf einem Fahrwagen in einer TO Schaltanlage üblicherweise vorgesehen sind. Auf diese Weise läßt sich zwangsläufig gewährleisten, daß der Schalter nicht eingeschaltet werden kann, wenn er aus seiner Betriebsstellung herausgezogen wird.

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

Die Fig. 1 zeigt einen Vakuumleistungsschalter für mittlere Betriebsspannungen in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht.

Einzelheiten der Antriebsvorrichtung des in der Fig. gezeigten Leistungsschalters sind gleichfalls in einer Seitenansicht in der Fig. 2 und in der Draufsicht in der Fig. 3 gezeigt.

Der in der Fig. 1 gezeigte Vakuumleistungsschalter 1 umfaßt eine Antriebsvorrichtung 2 und als eigentliche Schaltstelle eine oder mehrere Vakuumschaltröhren 3. Bei mehrpoliger Ausführung des Leistungsschalters 1 sind mehrere Vakuumschaltröhren 3 nebeneinander angeordnet, so daß in der Seitenansicht gemäß der Fig. 1 nur eine Vakuumschaltröhre erkennbar ist. Die Vakuumschaltröhre 3 ist mit ihrem oberen feststehenden Anschlußbolzen 4 an einem oberen Schalterkopf 5 befestigt, der über einen Stützisolator 6 getragen wird. Der Stützisolator 6 ist

32H935 82P4056

seinerseits an einer Tragschiene 7 befestigt, die an dem kastenförmigen Gehäuse 10 der Antriebsvorrichtung 2 angebracht ist. Mit ihrem unteren Ende ruht die Vakuumschaltröhre 3 in einem unteren Schalterkopf 11, der gleichfalls von einem Stützisolator 12 getragen wird. Ähnlich wie der Stützisolator 6 ist der Stützisolator 12 an einer Tragschiene 13 befestigt, die mit dem Gehäuse 10 der Antriebsvorrichtung 2 verbunden ist. Die Tragschienen 7 und 13 sind so geformt, daß die Stützisolatoren

TO 6 und 12 derart winklig zueinander stehen, daß der Abschnitt der Tragschienen 7 und 13 an dem Gehäuse 10 geringer ist als der Abstand der Schalterköpfe 5 und 11. Für den Anschluß des Leistungsschalters 1 ist der obere Schalterkopf 5 mit einer Anschlußschiene 14 versehen, während der untere Schalterkopf 11 eine weitere Anschlußschiene 15 besitzt. In der in der Fig. 1 gezeigten Einschaltstellung des Leistungsschalters 1 erstreckt sich die Strombahn von der oberen Anschlußschiene 14 zu dem Anschlußbolzen 4, sowie über die miteinander in Berührung stehenden Schaltstücke 16 und 17,sowie den bewegbaren Anschlußbolzen 20 und ein biegsames Stromband 21 zu der unteren Anschlußschiene 15.

Die Antriebsvorrichtung 2 besitzt eine im oberen Teil des Gehäuses 10 drehbar gelagerte Spannwelle 22, auf der ein Hebel 23 als bewegliches Wiederlager einer Schraubenzugfeder 24 befestigt ist, die sich im unteren Teil des Gehäuses 10 an einem ortsfesten Widerlager 29 abstützt. Gleichfalls auf der Spannwelle 22 ist eine Kurvenscheibe 25 angebracht, die mit dem einen Ende eines zweiarmigen Treibhebels 26 zusammenwirkt. Das andere Ende des Treibhebels 26 wirkt mit einer Kuppelstange 27 zusammen, deren gegenüberliegendes Ende mit einem gleichfalls zweiarmigen Hebel 30 gelenkig verbunden ist, der auf einer Schaltwelle 31 sitzt. Das andere Ende dieses zweiarmigen Hebels 30 r.teht mit dom freien linde einer .'.Jchrnubendruckfeder 32

I-

- VPA a 2 P 4 O 5 6

in Verbindung, die sich an einem ortsfesten Wiederlager 33 innerhalb des Gehäuses 10 abstützt. Bei dieser Anordnung bildet die Schraubenzugfeder 24 den Einschaltkraftspeicher, während die Schraubendruckfeder 32 als Ausschaltkraftspeicher dient.

Die Kraftübertragung von der Schaltwelle 31 auf das bewegliche Schaltstück 17 der Vakuumschaltröhre 3 erfolgt über einen gleichfalls auf der Schaltwelle 31 sitzenden IQ Hebel 34, der unter Zwischenschaltung einer Kontaktkraftfeder 35 und einer Zugstange 36 einen mit dem beweglichen Trägerbolzen 26 verbundenen Winkelhebel 37 betätigt.

Zum Einschalten des Leistungsschalters 1 wird zunächst die Spannwelle 22 durch einen geeigneten Antrieb, z.

B. einen Getriebemotor, entgegen dem Uhrzeigersinn soweit gedreht, bis der Hebel 23 annähernd die dargestellte Totpunktlage erreicht hat. Die Feder 24 ist dann gespannt. Nach Freigabe einer nicht dargestellten Einschaltverklinkung entspannt sich die Feder 24 unter Drehung der Spannwelle 22 im Uhrzeigersinn und einer entsprechenden Schwenkung der Kurvenscheibe 25. Der Treibhebel 26 wird hierdurch um sein ortsfestes Lager 28 geschwenkt, und die Kuppelstange 27 wird im wesentlichen in ihrer Längsrichtung verschoben. Sie betätigt hierbei mittels des auf der Schaltwelle sitzenden Hebels 30 die Vakuumschaltröhre 3 und spannt die Feder 32 mittels des Hebels 38. Eine Ausschaltklinke 40 legt sich dann gegen eine Rolle 41 eines auf der Schaltwelle 31 sitzenden Hebels 42, wodurch die Einschaltstellung entgegen der Wirkung der Auschaltfeder 32 aufrechterhalten wird. Strichpunktiert ist in Fig. 1 ein als Ganzes mit 45 bezeichneter Mechanismus zur Freiauslösung dargestellt, der dazu dient, eine unerwünschte Einschaltung der Vakuumschaltröhre 3 zu verhindern. Dieser Mechanismus ist an der Verbindungsstelle des Treibhebels 26 und der Kuppelstange 27

32U935 - τ- - VFA 8 2 P 4 O 5 6

wirksam, wie im folgenden anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert wird.

In diesen Figuren sind nur die Teile dargestellt, die in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Mechanismus für die Freiauslösung stehen. Es sind dies der Treibhebel 26, die Kuppelstange 27, die Schaltwelle 31 mit dem Hebel 30 sowie der Hebel 42 und die Ausschaltklinke 40. Wie man erkennt, ist an der Kuppelstange 27 ein zweiarmiger Kupplungshebel 46 gelagert, dessen einer Hebelarm 47 eine mit einer Rolle 50 des Treibhebels 26 zusammenwirkende Arbeitsfläche 51 besitzt. Der andere Hebelarm 52 des Kupplungshebels 46 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 53, die den Kupplungshebel 46 in der dargestellten Normalstellung hält. In dieser erfolgt die Kraftübertragung von dem Treibhebel 26 über die Rolle 50 auf die Arbeitsfläche 51 und von dort über den Hebel 47 auf den in der Kuppelstange 27 eingesetzten Gelenkbolzen 54.

Gleichfalls an dem Hebelarm 52 greift ein Betätigungsglied 55 in Gestalt einer Stange an, die sich etwa senkrecht der Längsrichtung der Kuppelstange 27 erstreckt und dabei etwa in der Schwenkebene des Kupplungshebels 46 oder in einer hierzu parallelen Ebene liegt (Fig. 3). Das gegenüberliegende Ende des Betätigungsgliedes 55 ist gelenkig mit einem Freiauslösehebel 56 verbunden, dessen anderes Ende auf einem Lagerstift 57 ortsfest schwenkbar gelagert ist. Die Ausschaltklinke 40 ist als Winkelhebel bezüglich ihrer Lagerung auf dem Bolzen 60 ausgebildet, wobei der kürzere Hebelarm 61 mit einem gleichfalls auf dem Bolzen 60 gelagerten Auslösehebel zusammenwirkt, der einen Stift 62 trägt. Wird der Auslösehebel 63 In Richtung der in der Fig. 2 eingezeichneten Pfeile mit Aualösekräften beaufschlagt, so wird die Ausschaltklinke 40 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt

32U935 vi a 8 2 P 4 O 5 6

und hierdurch die Rolle 41 freigegeben. Zugleich drückt der Stift 62 gegen den Freiauslösehebel 56 und verschwenkt diesen im Uhrzeigersinn unter Mitnahme des Betätigungsgliedes 55. Hierdurch wird die Arbeitsfläche 51 des Hebels 47 des Kupplungshebels 46 von der Rolle 50 des Treibhebels 26 wegbewegt, und die Kupplung zwischen dem Treibhebel 26 und der Kuppelstange 27 aufgehoben. Sollte daher gleichzeitig mit dem Ausschaltbefehl ein Einschaltbefehl vorliegen, so würde sich nur der Treibhebel 26 unter dem Einfluß der Einschaltfeder bewegen ohne das dies eine Auswirkung auf die Kuppelstange 27 hätte. Die Rolle 55 verschiebt sich dabei innerhalb eines Langloches 64 im oberen Teil der Kuppelstange 27.

Auf den Auslösehebel 63 können gleichermaßen Ausschaltbefehle von Hand oder von selbsttätig wirkenden Auslösern zur Einwirkung gebracht werden. Ferner kann der Freiauslösemechanismus auch durch eine Schwenkung des Freiauslösehebels 56 unabhängig von der Betätigung des Auslösehebeis 40 hervorgerufen werden, z. B. durch eine Verbindung mit dem Fahrwagenmechanismus einer Schaltanlage. Als Beispiel hierfür zeigt die Fig. 2 eine vom Fahrwagen betätigbare vertikal geführte Stange 65 mit einer Schräge 65, die bei ihrer Anhebung den Freiauslösehebel 56 nach links verdrängt. Es wird also zwangsläufig der Freiauslösehebel 56 im Uhrzeigersinn geschwenkt, sobald der Schalter aus der Schaltzelle herausgezogen wird. Wie man erkennt, können somit unterschiedliche Vorgänge zur Entkupplung des Treibhebels 26 von der Kuppelstange 27 ausgenutzt werden.

3 Figuren

4 Ansprüche

Claims (4)

32H935 8 2 P 4 O 5 Patentansprüche

1. Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter (1) mit einem Einschaltkraftspeicher (24) zum Schließen elektrischer Schaltstellen (3) "und zum gleichzeitigen Aufladen eines Ausschaltkraftspeichers (32) sowie mit Verklinkungsgliedern (40, Al) zum Aufrechterhalten der aufgeladenen Stellung des Ausschaltkraftspeichers (32) und Auslösegliedern zur Freigabe des Ausschaltkraftspeichers (32), wobei eine im wesentlichen in ihrer Längsrichtung bewegbar angeordnete Kuppelstange (27) zur übertragung der Einschaltenergie von einem Treibhebel (26) auf einen weiteren, auf einer Schaltwelle (31) sitzenden Hebel (30) vorgesehen ist, dadurch gekennzeich net, daß die Verbindung des Treibhebels (26) mit der Kuppelstange (27) als durch eines der Auslöseglieder lösbare Kupplung ausgebildet ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Kupplung (46, 50) ein im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kuppelstange (27) bewegbar angeordnetes Betätigungsglied (55) vorgesehen ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplung einen an der Kuppelstange (27) schwenkbar gelagerten zweiarmigen Kupplungshebel (46) umfaßt, dessen eines Ende mit dem Betätigungsglied verbunden ist und dessen anderes

3Q Ende mit einer Arbeitsfläche (51) für das Zusammenwirken mit einem an dem Treibhebel (26) angeordneten Kupplungsbolzen (50) versehen ist, der in ein in der Längsrichtung der Kuppelstange (27) angeordnetes Langloch (64) eingreift.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Betätigungsglied (55) mit einem an seinem Ende schwenkbar gelagerten Freiauslösehebel (56) verbunden ist, der bei der Auslösung durch einen von einer Ausschaltklinke (40) betätigten Stift (62) aus einer der eingekuppelten Stellung des Kupplungshebels (46) entsprechenden Ruhelage entgegen der Kraft einer Rückstellfeder auslenkbar ist.