DE3541093A1 - Antriebsvorrichtung fuer einen niederspannungs-leistungsschalter mit einem klinkenrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem durch eine Transportklinke zur Spannung eines Energiespeichers schritt­ weise zu drehenden Klinkenrad, wobei ein mit dem Klinkenrad verbundenes Nockenrad bei gespanntem Energiespeicher durch einen Blockierhebel und eine Verklinkungseinrichtung in einer Übertotpunktstellung bezüglich des Kraftangriffes des Energiespeichers an dem Klinkenrad gegen Weiterdrehung sperr­ bar ist.

Eine Antriebsvorrichtung dieser Art ist beispielsweise durch die US-A-33 01 984 bekannt geworden. Unabhängig von der Art der Betätigung des Klinkenrades besteht bei solchen Antriebs­ vorrichtungen die Schwierigkeit, daß eine weitere Kraftein­ leitung in das Klinkenrad beim Erreichen der Endstellung des Energiespeichers unterbleiben muß, weil sonst die Gefahr einer Beschädigung von Teilen der Antriebsvorrichtung besteht. Wird beispielsweise die Transportklinke des Klinkenrades durch einen Motorantrieb betätigt, so bedarf es einer speziellen Steuerung des Motors, um sicherzustellen, daß einerseits der Energiespeicher vollständig aufgeladen wird und andererseits ein Weiterlaufen des Motors über diesen Betriebspunkt hinaus unterbleibt, damit der Motor, zugehörige Getriebeteile sowie das Klinkenrad und die Transportklinke nicht beschädigt werden. Sinngemäß das gleiche Problem be­ steht bei der Drehung des Klinkenrades durch eine von Hand antreibbare Transportklinke, weil auch durch unachtsame Be­ dienung eines Betätigungshandgriffes zu Schäden führende Kräfte ausgeübt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässig wirkende Schutzeinrichtung gegen eine zu starke Beanspruchung der Antriebsvorrichtung beim Erreichen gespannten Endstel­ lung der Antriebsvorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Blockierhebel zwischen einer Ruhestellung und einer Sperrstellung schwenkbar gelagert ist,
daß Nockenrad und der Blockierhebel im Sinne der Überführung des Blockierhebels in die Sperrstellung zusammenwirkende Arbeitsflächen besitzen, und
der Blockierhebel eine Anschlagfläche zur Aushebung der Transportklinke aus der Verzahnung des Klinkenrades aufweist. Wird die Antriebsvorrichtung in dieser Weise ausgeführt, so wird die Transportklinke zwangsläufig aus der Verzahnung des Klinkenrades ausgehoben, sobald der Energiespeicher voll­ ständig aufgeladen ist und der Blockierhebel wirksam wird. Durch eine geeignete Gestaltung des Nockenrades und des Blockierhebels läßt sich erreichen, daß im Verlauf einer geringfügigen Weiterdrehung des Klinkenrades über die Tot­ punktstellung hinaus der Blockierhebel aus seiner Ruhe­ stellung in die Sperrstellung verschoben wird und diese Verschiebung zur Aushebung der Transportklinke ausgenutzt werden kann.

Es hat sich erwiesen, daß der Blockierhebel und die Trans­ sportklinke unmittelbar miteinander in Verbindung gebracht werden können, indem die Transportklinke einen mit der An­ schlagfläche des Blockierhebels zusammenwirkenden Mitnehmer­ bolzen erhält, der als Widerlager einer Andruckfeder für die Transportklinke dient. Gleichzeitig entfällt hierdurch eine besondere Andruckfeder für den Blockierhebel.

Die Anschlagfläche des Blockierhebels kann als Bestandteil einer den Mitnehmer der Transportklinke übergreifenden Aus­ nehmung ausgebildet sein. Auf diese Weise wird der Schwenk­ winkel der Transportklinke in einer erwünschten Weise be­ schränkt.

Ein sanfter Bewegungsablauf beim Ausheben der Transport­ klinke ist nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch zu erreichen, daß die mit dem Blockierhebel zusammenwirkende Arbeitsfläche des Nockenrades unter einem ein keilartiges Angreifen an dem Blockierhebel bewirkenden Winkel angeord­ net ist. Die Verstellung des Blockierhebels aus seiner Ruhestellung in die Sperrstellung erfolgt somit nicht schlag­ artig, sondern proportional zur Winkeldrehung des Klinken­ rades bzw. des Nockenrades. Dementsprechend ist die Bewegung der Transportklinke wegabhängig gesteuert. Daraus ergibt sich ein günstiger Bewegungsablauf der weiteren Elemente der Verklinkungseinrichtung, insbesondere eines Klinkenhebels, der an ein Sperrglied anzulegen ist. Zu diesem Bewegungsab­ lauf kann noch dadurch beigetragen werden, daß der Klinken­ hebel durch den Blockierhebel entgegen der Wirkung der Schwerkraft zu schwenken ist und hierdurch die Klinkennase und das Sperrglied geschont werden.

Wie bereits erwähnt, besteht bei der Benutzung eines Motor­ antriebes zur Drehung des Klinkenrades im allgemeinen die Schwierigkeit einer Stillsetzung des Motors derart, daß einer­ seits die vollständige Spannung des Energiespeichers erreicht und andererseits eine unerwünschte Beanspruchung des Mecha­ nismus unterbleibt. In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, zur Betätigung eines in dem Speisestrom­ kreis des Motors befindlichen Schalters eine mit dem Klinkenrad verbundene Steuerscheibe und einen mit deren Um­ fangsfläche zusammenwirkenden Steuerhebel vorzusehen. Diese Anordnung gesattet eine so präzise Betätigung des Schalters, daß der Motor unmittelbar nach Beendigung des Spannvorganges abgeschaltet werden kann und damit ein unerwünschter Hoch­ lauf über den zulässigen Bereich von Drehzahlen hinaus unterbleibt.

Die Steuerscheibe kann hierzu ausgehend von einer kreis­ bogenförmigen Umfangsfläche eine radiale Stufe und eine vom Boden der Stufe zu der Umfangsfläche ansteigende Steuerkurve aufweisen, während der Steuerhebel eine mit der Stufe zu­ sammenwirkende Nase besitzt. Auf diese Weise wird eine sprungartige Betätigung des Schalters im Speisestromkreis des Motors erzielt. Es sind daher ohne Nachteil einfache Schalter ohne eigene Sprungfunktion verwendbar.

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

Die Fig. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung eines Nieder­ spannungs-Leistungsschalters mit angrenzenden Teilen des Schalters in einer Seitenansicht.

In der Fig. 2 sind in einer zu der Fig. 1 rechtwinklig stehenden Ansicht Teile gezeigt, die in der Fig. 1 ver­ deckt sind.

Die Fig. 3 zeigt in einer der Fig. 2 ähnlichen, jedoch in einer anderen Ebene liegenden Ansicht weitere Teile der An­ triebsvorrichtung, wobei ein Blockierhebel geschnitten dargestellt ist.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Antriebsvorrichtung 1 dient zur sprungartigen Einschaltung schematisch gezeigter Kontaktanordnungen 2, die durch die Antriebsvorrichtung 1 unter Zwischenschaltung eines gleichfalls schematisch dar­ gestellten Schaltschlosses 3 über eine Schaltwelle 4 be­ tätigbar sind. Hierzu wird in einer noch zu beschreibenden Weise ein Energiespeicher gespannt, der in der Fig. 1 schematisch als Druckfeder 5 dargestellt ist. Es kann sich hierbei auch um eine Gruppe von Druckfedern oder eine gleichwertige Anordnung von Zugfedern handeln. Da die An­ triebsvorrichtungen von Niederspannungs-Leistungsschaltern so auszulegen sind, daß die Kontaktanordnungen 2 auch im Kurzschlußfall sicher geschlossen werden können, muß der Energiespeicher einen angemessenen Energievorrat speichern können; demgemäß ist es erforderlich, eine hohe Kraft zum Spannen des Energiespeichers bereitzustellen. Dies geschieht durch ein schrittweise zu transportierendes Klinkenrad 6 in Verbindung mit einer Kurbelarmschwinge 7 und einer ortsfest gelagerten zweiarmigen Schwinge 8, deren eines Ende gelenkig mit der Kurbelschwinge 7 verbunden ist und an deren anderem Ende eine Führungsstange 9 zum Spannen der Druckfeder 5 angreift.

Zu beiden Seiten der Verzahnung 11 des Klinkenrades 6 ist an dessen Radkörper ein Träger 12 gelagert, der aus zwei parallelen Tragplatten 13 und diese verbindenden Bolzen 14 gebildet ist. Der Käfig 12 besitzt einen Fortsatz 15, an dem eine Schubstange 16 sowie eine Rückstellfeder 17 angreifen. Die Schubstange 16 dient zur Übertragung einer hin- und hergehenden Bewegung auf den Käfig 12 mittels eines schema­ tisch gezeigten Motorantriebes 20. Eine in den Tragplatten 13 des Käfigs 12 um einen Lagerbolzen 29 schwenkbare Trans­ portklinke 21 steht mit ihrer Nase 22 mit der Verzahnung 11 des Klinkenrades 6 im Eingriff, um somit die Drehbewegung des Motorantriebes 20 in eine schrittweise Drehung des Klinkenrades 6 in der Richtung des Pfeiles 60 und eine ent­ sprechende schrittweise Spannung der Druckfeder 5 umzu­ setzen. Eine ortsfest gelagerte Halteklinke 23 wird mittels einer Rückstellfeder 24 gleichfalls im Eingriff mit der Ver­ zahnung 11 gehalten und verhindert die Rückwärtsdrehung des Klinkenrades 6 während des Spannvorganges.

Um den Leistungsschalter in einem gewünschten Augenblick einschalten zu können, ist es erforderlich, die in der Druckfeder 5 gespeicherte Energie abrufbar bereitzuhalten. Dies geschieht durch einen Blockierhebel 25 in Verbindung mit einer Verklinkungseinrichtung, welche eine weitere Drehung des Klinkenrades 6 verhindert, sobald dieses seine Totpunktstellung bezüglich des Kraftangriffes der Zugfeder 5 überschritten hat. Hierzu ist der Blockierhebel 25 in hängender Stellung um einen ortsfesten Lagerbolzen 26 schwenkbar gelagert und unter der Wirkung der Schwerkraft an einem ortsfesten Anschlag 27 anlegbar. An einer Nase 28 des Blockierhebels 25 befindet sich eine Arbeitsfläche 29, die mit einer Arbeitsfläche 30 eines mit dem Klinkenrad 6 ver­ bundenen Nockenrades 10 zusammenwirkt, wobei diese Arbeits­ fläche 30 bezogen auf eine radiale Linie stark geneigt ange­ ordnet ist (Winkel 37 in Fig. 1). Hierdurch kommt es zu einem keilartigen Zusammenwirken zwischen der Arbeitsfläche 30 des Nockenrades 10 und der Nase 28 des Blockierhebels 25 derart, daß der Blockierhebel 25 nicht schlagartig, sondern im Verlaufe eines gewissen Drehwinkels (Pfeil 60) des Nocken­ rades 10 aus der in der Fig. 1 gezeigten Ruhestellung ent­ gegen der Wirkung der Schwerkraft um den Lagerbolzen 26 in Richtung des Pfeiles 31 geschwenkt wird. Aus seiner Ruhe­ stellung wird der Blockierhebel 25 somit in eine Sperrstel­ lung überführt, in der ein mit einer Rolle 33 und einer Nase 34 versehener Klinkenhebel 32 an einem als Halbwelle 35 aus­ geführten Sperrglied anliegt. Der Blockierhebel 25 wirkt hierbei mit einer dem Klinkenrad 6 abgewandten Schulter 36 mit der Rolle 33 zusammen.

Da der Klinkenhebel 32 um einen Lagerbolzen 40 in etwa horizontaler Lage schwenkbar angeordnet ist, ist bei seiner Überführung in die Sperrstellung nicht nur die Wirkung einer Rückstellfeder 41, sondern auch die Schwerkraft zu überwinden. Dies führt in Verbindung mit dem keilartigen Zusammenwirken der Arbeitsfläche 30 des Nockenrades 10 mit der Nase 27 des Blockierhebels 25 zu einem sanften und damit alle zusammen­ wirkenden Teile schonenden Bewegungsablauf.

Der Blockierhebel 25 ist mit einer Ausnehmung 42 versehen, in die ein Mitnehmerstift 43 der Transportklinke 21 hin­ einragt. Der Mitnehmerstift ist durch eine Biegefeder 44 mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die den Klinkenhebel im Eingriff mit der Verzahnung 11 hält. Die Ausnehmung 42 ist so bemessen, daß die Transportklinke 21 bei unveränder­ ter Ruhestellung des Blockierhebels 25 die zum schrittweisen Weiterdrehen des Klinkenrades 6 erforderlichen Bewegungen sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung ausführen kann. Wird jedoch der Blockierhebel 25 in der beschriebenen Weise in seine Sperrstellung in Richtung des Pfeiles 31 überführt, so stößt die radial innenliegende Anschlagfläche 45 der Ausnehmung 42 gegen den Mitnehmerstift 43 und hebt hierdurch entgegen der Kraft der Biegefeder 44 die Nase 22 der Transportklinke aus der Verzahnung 1 des Klinkenrades 6 aus. Auf diese Weise werden der Motorantrieb 20 und das Klinkenrad 6 vollständig voneinander entkoppelt, so daß irgendeine Beschädigung des Motorantriebes 20, des Klinkenrades 6 und sämtlicher dazwischen liegender Elemente ausgeschlossen ist. Zur Stillsetzung des Motorantriebes 20 genügt daher eine Unterbrechung des Speisestromkreises, wenn die Zugfeder vollständig gespannt ist. Der Motor kann dann frei auslaufen.

Eine zur Stillsetzung des Motorantriebes 20 vorgesehene Ein­ richtung wird im folgenden beschrieben. Sie umfaßt zunächst eine Steuerscheibe 46, die mit dem Nockenrad 10 bzw. dem Klinkenrad 6 verbunden ist. Die Steuerscheibe 46 besitzt ausgehend von einer kreisbogenförmigen Umfangsfläche 47 eine radial einwärts verlaufende Stufe 50, an die sich eine bis zum Radius der Umfangsfläche 47 ansteigende Kurve 51 an­ schließt. Ein etwa oberhalb des Klinkenrades 6 um einen Bolzen 58 schwenkbar gelagerter Steuerhebel 53 ist mit einer Nase 54 versehen, die mit der Steuerscheibe 46 zusammen­ wirkt. Ferner steht der Steuerhebel 53 mit einer Betätigungs­ stange 55 gelenkig in Verbindung, der einen oder mehrere Hilfsschalter betätigt, von denen ein Motorschalter 56 in der Fig. 1 gezeigt ist. Dieser Schalter ist in der gezeig­ ten Stellung geschlossen, so daß der Speisestromkreis des Motorantriebes mittels eines Steuerschalters geschlossen werden kann. ln der schon beschriebenen Weise wird dann das Klinkenrad 6 in der Richtung des Pfeiles 60 schrittweise transportiert, bis der Blockierhebel 25 wirksam wird. Die Steuerscheibe 46 und der Steuerhebel 53 sind einander so zu­ geordnet, daß dann, wenn die Endstellung des Nockenrades 10 erreicht ist, die radiale Stufe 50 der Steuerscheibe 46 bei der Nase 54 des Steuerhebels 53 anlangt und somit der Steuerhebel im Verlauf einer sehr geringen Winkeldehung der Steuerscheibe 46 eine Schwenkung um sein Lager (Bolzen 52) ausführen kann. Diese Schwenkbewegung wird mittels der Be­ tätigungsstange 55 auf den Motorschalter 56 übertragen, der den Stromkreis des Motorantriebes 20 unterbricht. Gleich­ zeitig können weitere stellungsabhängige Vorgänge ausgelöst werden, z. B. kann ein mechanisches Anzeigeelement an einer Bedienungstafel des Leistungsschalters betätigt werden.

Die Freigabe der Druckfeder 5 zum Einschalten des Leistungs­ schalters, d. h. zum Schließen der in der Fig. 1 schematisch gezeigten Kontaktanordnungen 2, geschieht in bekannter Weise durch Freigabe des Klinkenhebels 32 mittels des Sperrgliedes 35. Ist das Sperrglied in der gezeigten Weise als Halbwelle ausgebildet, so genügt eine Drehung um wenige Winkelgrade, um die Klinkennase 34 durch die Ausnehmung der Halbwelle hindurchtreten zu lassen. Hierdurch wird die Abstützung des Blockierhebels 25 durch die Rolle 23 des Klinkenhebels 32 aufgehoben, so daß nun der Blockierhebel aus seiner Sperr­ stellung weiter in Richtung des Pfeiles 31 in seine Frei­ gabestellung schwenken kann. Diese Bewegung führt der Blockierhebel 25 unter dem Einfluß des keilartigen Zusammen­ wirkens zwischen der Arbeitsfläche 30 des Nockenrades 10 und der Nase 28 mit ihrer Arbeitsfläche 29 aus. Sobald das Klinkenrand 6 und die Steuerscheibe 46 eine gewisse Drehung im Sinne des Pfeiles 60 ausgeführt haben, wird der Steuerhebel 53 mittels der Kurve 51 in die gezeigte Ausgangslage zurückgeführt. Der Steuerhebel kann mit seiner Nase 54 zusätzlich zu der Gewichtskraft durch eine Andruck­ kraft an die Umfangsfläche der Steuerscheibe 46 angelegt sein; die Andruckkraft kann durch eine gesonderte Feder oder die Rückstellkraft der zu betätigenden Bauteile aufgebracht werden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Käfig 12 zusätzlich zu dem Fortsatz 15 einen weiteren Fortsatz 61 mit einem bogenförmigen Langloch 62 für den Zapfen 63 einer Treibstange 64. Diese Treibstange ist an ihrem gegenüber­ liegenden Ende ihrerseits mit einem bogenförmigen Langloch 65 versehen, in das ein Zapfen 66 eines bei 67 gelagerten Handbetätigungshebels 70 eingreift. Aufgrund des Langloches 62 kann sich der Käfig 12 zum Spannen der Druckfeder 5 mittels des Motorantriebes 20 ohne Beeinflussung des Hand­ betätigungshebels 70 bewegen. Ruht dagegen der Motorantrieb 20, so kann das Klinkenrad 6 mittels des Betätigungshand­ griffes 70 und der Treibstange 52 gleichfalls schrittweise transportiert werden, wobei wiederum der Käfig 12 und die Transportklinke 21 zur Kraftübertragung dienen. Somit wird auch der Handbetätigungshebel 70 zwangsläufig unwirksam ge­ macht, wenn in der Endstellung des Nockenrades 10 der Blockierhebel 25 in seine Sperrstellung gelangt ist und hierdurch die Transportklinke 21 aus der Verzahnung 11 ausgehoben ist.

Claims (7)

1. Antriebsvorrichtung (1) für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit einem durch eine Transportklinke (21) zur Spannung eines Energiespeichers (5) schrittweise zu drehenden Klinkenrad (6), wobei ein mit dem Klinkenrad (6) verbundenes Nockenrad (10) bei gespanntem Energiespeicher (5) durch einen Blockierhebel (25) und eine Verklinkungsein­ richtung (32; 34, 35) in einer Übertotpunktstellung bezüglich des Kraftangriffes des Energiespeichers (5) an dem Klinkenrad (6) gegen eine Drehung im Sinne der Entspan­ nung des Energiespeichers (5) sperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockierhebel (25) zwischen einer Ruhestellung und einer Sperrstellung schwenkbar gelagert ist, das Nockenrad (10) und der Blockierhebel (25) im Sinne der Überführung des Blockierhebels (25) in die Sperrstellung zusammenwirkende Arbeitsflächen (28; 30) besitzen und der Blockierhebel eine Anschlagfläche (42) zur Aushebung der Transportklinke (21) aus der Verzahnung (11) des Klinkenrades (6) aufweist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportklinke (21) einen mit der Anschlagfläche (45) des Blockierhebels (25) zusammenwirkenden Mitnehmerbolzen (43) besitzt, der als Widerlager einer Andruckfeder (44) für die Transportklinke (21) dient.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (45) Bestandteil einer den Mitnehmer (43) der Transportklinke (21) übergreifenden Ausnehmung (42) des Blockierhebels (25) ist.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Blockier­ hebel (25) zusammenwirkende Arbeitsfläche (30) des Nocken­ rades (10) unter einem ein keilartiges Angreifen an dem Blockierhebel (25) bewirkenden Winkel (37) angeordnet ist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklinkungsein­ richtung (32, 34, 35) des Blockierhebels (25) einen aus­ gehend von einer Ruhestellung entgegen der Wirkung der Schwerkraft zu schwenkenden und mit einer Klinkennase (34) gegen ein Sperrglied (35) anzulegenden Klinkenhebel (32) umfaßt.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung eines in dem Speisestromkreis eines Motorantriebes (20) befindlichen Schalters (56) eine mit dem Klinkenrad (6) verbundene Steuerscheibe (46) und ein mit deren Umfangsfläche zusammenwirkender Steuerhebel (53) vorgesehen sind.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (46) ausgehend von einer kreisbogenförmigen Umfangsfläche (47) eine radiale Stufe (50) und eine vom Boden der Stufe (50) zu der Umfangsfläche (47) ansteigende Steuerkurve (51) aufweist und daß der Steuerhebel (53) eine mit dem Umfang der Steuerscheibe (46) zusammenwirkende Nase (54) aufweist.