DE3542746A1 - Leistungsschalter mit einer antriebsvorrichtung und einem energiespeicher - Google Patents
Leistungsschalter mit einer antriebsvorrichtung und einem energiespeicherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einer
Antriebsvorrichtung und einem wenigstens eine Feder ent
haltenden und an einem Tragwerk des Leistungsschalters
abgestützten Energiespeicher, der eine zur Einleitung
einer Spannkraft bzw. Fortleitung der Speicherkraft dienen
de Schubstange aufweist.
Ein Leistungsschalter dieser Art ist beispielsweise durch
die EP-A-00 88 215 bekannt geworden. Die Feder ist hierbei
als Schraubendruckfeder ausgebildet, deren Windungen zwei
relativ zueinander in der Längsrichtung der Feder verschieb
bare Führungsstangen umschließen, von denen die eine als
Schubstange in Richtung der Antriebsteile des Leistungs
schalters wirkt, während die weitere Führungsstange zur
Abstützung und Halterung der Federanordnung an dem Tragwerk
des Leistungsschalters dient. Hierzu ist mit der weiteren
Führungsstange ein Bolzen verbunden, für dessen Durchtritt
in dem Tragwerk des Leistungsschalters eine Öffnung vorge
sehen ist. Die Federanordnung ist durch einen auf der
Rückseite des Tragwerkes in eine Querbohrung des Bolzens
einzusetzenden Stift zu befestigten.
Der Einbau eines Energiespeichers dieser Art in einen
Leistungsschalter erfordert es, die Druckfedern auf den
Führungsstangen zu montieren und diese Anordnung mittels des
Bolzens und des Querstiftes an dem Tragwerk des Schalters
anzubringen. Anschließend muß die Feder gespannt werden,
um die Federanordnung mit den Antriebsteilen in Verbindung
bringen zu können. Dieser Vorgang ist schwierig durchführ
bar, weil aufgrund der gedrängten Bauweise moderner
Leistungsschalter nur wenig Raum für den Eingriff von Vor
richtungen oder Werkzeugen vorhanden ist. Andererseits be
steht die Gefahr der Verletzung oder einer Beschädigung
bereits eingebauter Teile des Leistungsschalters, wenn beim
Spannen der Federn infolge der ungünstigen Zugänglichkeit
ein Fehler auftritt und die Feder von dem benutzten Werk
zeug oder der Vorrichtung abgleitet, bevor die Federkraft
sicher aufgefangen ist.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die bisherigen Behinderungen und Gefahren im Zusammenhang
mit der Spannung der Energiespeicher von Leistungsschaltern
zu beheben. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß der Energiespeicher als eine das ortsfeste
Widerlager, ein bewegbares Widerlager sowie die Schubstange
umfassende selbstständige Baugruppe ausgebildet ist, wobei
das ortsfeste Widerlager als ein zwischen Seitenwände des
Tragwerkes des Leistungsschalters einfügbarer und mit den
Seitenwänden zu verbindender Querträger ausgebiIdet ist.
Durch diese Gestaltung wird die Möglichkeit geschaffen, den
Energiespeicher unabhängig von den übrigen Komponenten
eines Leistungsschalters zu fertigen. Da es sich nun um
eine verhältnismäßig kleine und gut zugängliche Baugruppe
handelt, bereitet es keine Schwierigkeiten, die Feder in
einer Vorrichtung zu spannen, wobei alle Voraussetzungen für
eine einfache Handhabung und vollkommen sichere Durchführung
des Vorganges gegeben sind. Hierzu trägt wesentlich bei, daß
das ortsfeste Widerlager der Feder als Querträger des Trag
werkes des Leistungsschalters ausgebildet und somit nicht
nur entsprechend den Beanspruchungen durch die Federkräfte,
sondern auch weiterer, über die Seitenwände zu über
tragender Kräfte entsprechend bemessen ist und somit ein
Bauteil von großer Stabilität darstellt.
Die erwünschte große Festigkeit des Querträgers ist mit
einem vergleichsweise geringem Materialaufwand dadurch zu
erreichen, daß der Querträger ein U-förmiges Profil auf
weist, dessen Mittelteil eine Auflagefläche für die Feder
bildet und dessen Schenkel sich etwa parallel zu der Längs
achse der Feder erstrecken. Auch das bewegliche Widerlager
der Feder kann ein U-fömiges Profil mit sich parallel zu der
Längsachse der Feder erstreckenden Schenkeln aufweisen,
wobei wenigstens ein Schenkel des Querträgers und des be
weglichen Widerlagers bei gespannter Feder einander wenigs
tens teilweise überlappend ausgebildet sind. Hierdurch wird
eine gewisse gegenseitige Ausrichtung der Widerlager er
reicht, was insbesondere dann von Nutzen ist, wenn statt
einer einzigen Feder mehrere parallele Federn benutzt werden
und diese Anordnung eine Neigung zeigt, daß sich die Wider
lager gegeneinander verdrehen.
Um den Querträger mit U-förmigem Profil weiter zu verstärken,
können mit seinen Schenkeln Einsatzstücke verbunden sein,
die je einen sich in Richtung des bewegbaren Widerlagers er
streckenden Fortsatz besitzen, der im Abstand zu wenigstens
einem der Schenkel des Querträgers verlaufend ausgebildet
ist. Auf diese Weise werden Führungsflächen gebildet, die
das bewegbare Widerlager bei der Annäherung an den Quer
träger beim Spannen der Feder bzw. der Federn erfassen und
die gegenseitige Verdrehung der Teile wirksam begrenzen.
Die Federn können im gespannten Zustand auf einfache Weise
dadurch gesichert werden, daß der Querträger eine Durch
trittsöffnung für ein Endstück der Schubstange besitzt, wo
bei in dem Endstück eine Bohrung zur Aufnahme eines
Sicherungsgliedes bei annähernd betriebsmäßig gespannter
Feder angeordnet ist. Es empfiehlt sich hierbei, eine etwas
geringere Spannung der Feder bzw. der Federn zu wählen, als
sie der betriebsmäßigen vollständigen Spannung entspricht,
da es keine Schwierigkeit bereitet, den verbleibenden Feder
hub nach dem Einbau des Energiespeichers in den Leistungs
schalter mittels dessen Antriebsvorrichtung zu bewirken.
Hierbei wird das Sicherungsglied von dem Querträger abge
hoben und kann nun gefahrlos und ohne spezielle Werkzeuge
entfernt werden, wodurch der Schalter betriebsbereit gemacht
ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen Niederspannungs-Leistungsschalter
im Schnitt.
Die Fig. 2 zeigt einen Querträger eines Energiespeichers
als Einzelteil.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Schnitte III-III bzw. IV-IV
in Fig. 2.
In der Fig. 5 ist ein vollständiger Energiespeicher in
einer Ansicht dargestellt.
Eine Seitenansicht des Energiespeichers gemäß der Fig. 5
in Richtung des Pfeiles VI zeigt die Fig. 6.
Der in der Fig. 1 gezeigte Niederspannungs-Leistungsschalter
1 ist im Schnitt eines Poles und des Schaltschloßes verein
facht dargestellt. Der Leistungsschalter 1 weist als
tragende Bestandteile zwei Seitenwände 2 und 3 auf, von
denen die eine Seitenwand 2 in der Fig. 1 sichtbar ist,
während beide Seitenwände 2 und 3 in der Fig. 5 ange
deutet sind. Zwischen den Seitenwänden 2 und 3 erstreckt
sich ein isolierender Träger 4 für drei benachbarte Kon
taktanordnungen. Die Strombahn jedes Poles umfaßt dabei
ausgehend von einer oberen, gegabelten Anschlußschiene
5 mit Teilschienen 6 und 7 ein feststehendes Schaltstück
10, einen beweglichen Schalthebel 11, ein biegsames Strom
band 12 sowie eine untere Anschlußschiene 13, die gleich
falls aus Teilschienen 14 und 15 zusammengesetzt ist. Der
Kontakthebel 11 ist gelenkig an einem Kontaktträger 16
gelagert, der um ein ortsfestes Drehlager 17 schwenkbar
ist. An dem Kontaktträger 16 greift unter Zwischenschaltung
einer isolierenden Koppelstange 20 eine in den Seitenwänden
2 und 3 gelagerte Schaltwelle 21 an. An dem Verbindungsge
lenk 22 zwischen der Schaltwelle 21 bzw. einem auf dieser
sitzenden Hebel 23 und der Koppelstange 20 greift eine
Kniehebelanordnung aus drei gelenkig miteinander ver
bundenen Kniehebeln 24, 25 und 26 an, die in der darge
stellten Einschaltstellung des Leistungsschalters durch
einen Stützhebel 27 und einen Klinkenhebel 30 an einer
Halbwelle 31 angestützt ist. Eine Drehung der Halbwelle 31
durch einen nicht dargestellten Auslöser oder von der Hand
durch eine Durcktaste 32 hebt die Abstützung des Kniehebel
systems auf und veranlaßt dessen Einknicken. Der Kontakt
träger 16 und der Kontakthebel 11 werden dann unter dem
Einfluß einer Druckfeder 33 in die Ausschaltstellung über
führt.
Die zum Einschalten benötigte Energie wird in nicht näher
dargestelter Weise durch Spannen einer oder mehrerer
Schraubendruckfedern 34 gespeichert, die Bestandteile eines
als besondere Baueinheit gefertigten Energiespeichers 35
sind, der in der Fig. 1 vereinfacht dargestellt ist. Eine
Schubstange 36 des Energiespeichers 35 steht mit einer Mit
nehmerschwinge 37 in Verbindung, welche die Federkraft auf
den unteren Kniehebel 26 überträgt. Die Druckfedern 34 sind
in an sich bekannter Weise im gespannten Zustand verriegel
bar, wobei zur Freigabe dieser Verriegelung und damit zum
Einschalten des Leistungsschalters eine weitere Drucktaste
40 vorgesehen ist.
Der Aufbau des Energiespeichers 35 im einzelnen wird im
folgenden anhand der Fig. 2 bis 6 näher erläutert. Als
tragender Hauptteil des Energiespeichers 35 dient ein Quer
träger 41, der in der Fig. 2 als Einzelteil in einer An
sicht gezeigt ist. Schnitte des Querträgers 41 in den in
der Fig. 2 angegebenen Ebenen zeigen die Fig. 3 und 4.
Der Querträger 41 weist einen aus Stahlblech hergestellten
im wesentlichen U-förmigen Hauptkörper 42 auf, dessen
Schenkel 43 und 44 unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Der in der Einbaulage gemäß der Fig. 1 obenliegende
Schenkel 43 ist kürzer als der untere Schenkel 44 und steht
etwa rechtwinklig zu dem Mittelteil 45. Der Schenkel 44
nimmt dagegen einen etwas größeren Winkel relativ zu dem
Mittelteil 45 ein. Der Zweck dieser Gestaltung wird noch
erläutert. An beiden Enden besitzt der Querträger 41 Spann
stücke 46, die mit trichterfömigen Durchzügen 47 versehen
sind. Die Spannstücke 46 können einstückig mit dem Haupt
körper 42 sein. Ferner sind zwischen die Schenkel 43 und 44
Einsatzstücke 48 eingefügt, deren Form am besten den Figuren
2 und 3 zu entnehmen ist. Wie man erkennt, besitzt jedes
Einsatzstück 48 zwei Schenkel 50 und 51, deren Winkelstel
lung an die Schenkel 43 und 44 des Hauptkörpers 42 angepaßt
ist. Im Hinblick auf den Zweck der Einsatzstücke 48, die
Schenkel 43 und 44 gegeneinander zu versteifen, ist der
Schenkel 51 jedes Einsatzstückes 48 entsprechend der
größeren Länge des zugeordneten Schenkels 44 länger be
messen. Die Einsatzstücke 48 liegen mit ihren Schenkeln 50
und 51 an den Schenkeln 43 und 44 an und sind an diesen
Stellen durch Schrauben 52 und Muttern 53 mit ihnen ver
bunden.
Der Mittelteil 54 jedes Einsatzstückes 48 bildet einen sich
zu der offenen Seite des U-Profiles des Hauptkörpers 42 er
streckenden Fortsatz, dessen Kanten 56 und 57 winklig zu
einander stehen. Wie insbesondere die Fig. 3 und 5
zeigen, wird durch diese Gestaltung ein sich keilförmig
verjüngender Zwischenraum 60 zwischen dem Schenkel 44 und
der Kante 57 gebildet.
Mit dem Mittelteil 45 des Hauptkörpers 42 ist ein Winkel
stück 61 verbunden, das einen den Schenkel 43 zur Rückseite
des Leistungsschalters 1 etwa fortsetzenden Steg 62 aufweist.
Ein maßgerechter Zusammenhalt wird durch ineinandergreifende
Zapfen 63 und Löcher 64 sowie Niete 65 erreicht. Das Winkel
stück 61 und die Einsatzstücke 48 versteifen das U-Profil
derart, daß trotz eines relativ geringen Materialaufwandes
und Gewichtes eine außerordentlich hohe Festigkeit des Quer
trägers gegen Biegung und Torsion erzeilt wird. Der Steg 62
dient zugleich als Abstützung eines in der Fig. 1 ge
zeigten Stromwandlers 8.
In der gezeigten Ausführung enthält der Energiespeicher 35
drei parallel zueinander angeordnete Schraubendruckfeder 34.
Dieses stützen sich mit ihrem einen Ende an dem Mittelteil
44 des Querträgers 41 ab. Den gewünschten gegenseitigen
Abstand erhalten die Federn 34 durch drei Paare von Zungen
70, die aus dem Mittelteil 44 des Grundkörpers 42 herausge
drückt sind. Zugleich sind hierdurch Durchgangsöffnungen 71
für die Schubstange 36 sowie zwei Führungsstangen 72 ge
bildet. Die Führungsstangen 72 sind kürzer als die Schub
stange 36 ausgebildet und dienen lediglich dazu, ein seit
liches Ausbiegen der Federn 36 zu verhindern. Die Führungs
stangen 72 und dementsprechend die seitlich angeordneten
Durchbrechungen 71 können fortgelassen werden, wenn die
Federn 34 aufgrund ihrer Bemessung nicht zu einer seitlichen
Ausbiegung oder zum Knicken neigen.
An ihrem dem Querträger 41 gegenüberliegenden Ende stützen
sich die Federn 34 an einem bewegbaren Widerlager 73 ab,
das gemäß der Fig. 6 einen U-förmigen Querschnitt aufweist
und dessen Mittelteil mit Nasen 75 zur Zentrierung der
Federn 34 versehen ist. Ein Querstück 74 der Schubstange
36 dient zur Übertragung der Federkräfte. Die Schenkel 76
des Widerlagers 73 erstrecken sich in Richtung auf den
Querträger 41 und sind so bemessen, daß sich der eine der
Schenkel 76 des Widerlagers 73 in überlappender Stellung mit
dem längeren Schenkel 44 des Grundkörpers 42 befindet, wenn
die Federn 34 vorgespannt sind und in dieser Stellung an der
Rückseite des Querträgers 41 ein Sicherungsstift 77 (Fig. 5)
durch eine Querbohrung 81 (Fig. 1) an dem hineren Endstück
80 der Schubstange 36 eingesetzt ist. Durch diese Überlap
pung, die insbesondere der Fig. 6 zu entnehmen ist, wird
vermieden, daß sich das Widerlager 73 gegenüber dem Quer
träger 41 unter dem Einfluß nicht vollkommen gleicher Feder
kräfte stark gegeneinander verdrehen können.
Der in den Fig. 5 und 6 gezeigte Energiespeicher 35 ist
eine selbstständige Baugruppe, die nach ihrem Zusammenbau
in einer geeigneten Vorrichtung auf einfache Weise gespannt
und durch Einfügen des Sicherungsstiftes 77 im gespannten
Zustand gesichert werden kann. Beim Einbau in den Leistungs
schalter 1 gemäß der Fig. 1 wird der Querträger 41 Bestand
teil des Tragwerkes des Leistungsschalters, so daß dieser
Querträger nicht nur die Funktion eines ortsfesten Wider
lagers der Schraubendruckfedern 34 ausübt, sondern zur
Festigkeit des Tragwerkes des Leistungsschalters beiträgt.
Hierzu wird der Querträger 41 mittels der Durchzüge 46 mit
den Seitenwänden 2 und 3 (Fig. 1 und 5) durch Schrauben
oder ähnliche Befestigungsmittel verbunden. Dabei bereitet
es keine Schwierigkeiten, die Schubstange 36 mit der Mit
nehmerschwinge 37 (Fig. 1) in Eingriff zu bringen, weil die
Schubstange aufgrund der Vorspannung der Federn 34 eine
hierfür geeignete Stellung aufweist. Ausgehend hiervon
können die Federn 34 in bekannter Weise mittels der Antriebs
vorrichtung des Leistungsschalters gespannt werden, wobei
die Schubstange 36 durch die zugehörigen Durchbrechungen
72 und 75 des Querträgers 41 weiter hindurchtritt und der
Sicherungstift 77 herausgenommen werden kann. Ebenso kann
die Schubstange 36 erneut durch Einfügen des Sicherungs
stiftes 77 gesichert werden, wenn der Federspeicher aus dem
Leistungsschalter 1 ausgebaut werden soll.
Die schon erwähnte, vom rechten Winkel abweichende Stellung
des Schenkels 44 des Grundkörpers 42 ermöglichst einen aus
reichenden Schwenkwinkel der Federn 34 bei der Drehung der
Kurbelschwinge 37 im Betrieb des Leistungsschalters 1. Die
keilförmige Gestalt des Zwischenraumes 60 sorgt dafür, daß
das bewegbare Widerlager 73 und der Querträger 41 bei allen
vorkommenden Bewegungen gegeneinander ausgerichtet werden.
Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß der beschriebene
Energiespeicher 35 zur Aufnahme einer Feder 36 oder von zwei
oder drei Federn 36 geeignet ist. Auf diese Weise kann der
erforderliche Energievorrat für unterschiedliche Leistungs
schalter bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist es ledig
lich durch Verwendung länger ausgeführter Querträger 41 und
bewegbarer Widerlager 73 möglich, eine noch größere Anzahl
von Federn unterzubringen. Die Schubstange 36 sowie die
Einsatzstücke 48 bleiben dabei unverändert.
Ferner ist zu erkennen, daß der Energiespeicher 35 nicht an
eine bestimmte Bauform eines Leistungsschalters gebunden ist.
Vielmehr sind lediglich der Querträger und die Schubstange
36 als Übergangsteile zu beachten, wodurch sich der Energie
speicher auch für andere Schaltgeräte eignet, beispielsweise
Mittelspannungs-Last- und -Leistungsschalter.
Claims (5)
1. Leistungsschalter (1) mit einer Antriebsvorrichtung und
einem wenigstens eine Feder (34) enthaltenden und an einem
Tragwerk (2, 3) des Leistungsschalters (1) abgestützten
Energiespeicher (35), der eine zur Einleitung einer Spann
kraft bzw. Fortleitung der Speicherkraft dienende Schubstange
(36) aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (35)
als eine das ortsfeste Widerlager (41), ein bewegbares
Widerlager (73) sowie die Schubstange (36) umfassende
selbständige Baugruppe ausgebildet ist, wobei das ortsfeste
Widerlager als ein zwischen Seitenwänden (2, 3) des Trag
werkes des Leistungsschalters (1) einfügbarer und mit den
Seitenwänden (2, 3) zu verbindender Querträger (41) ausge
bildet ist.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Querträger (41)
ein U-förmiges Profil aufweist, dessen Mittelteil (45)
eine Auflagefläche für die Feder (34) bildet und dessen
Schenkel (43, 44) sich etwa parallel zur Längsachse der
Feder (34) erstrecken.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das bewegbare Wider
lager (73) gleichfalls ein U-förmiges Profil mit sich
parallel zu der Längsachse der Feder (34) erstreckenden
Schenkeln (76) besitzt und daß wenigstens je ein Schenkel
(44; 76) des Querträgers (41) und des bewegbaren Wider
lagers (73) bei gespannter Feder (34) einander wenigstens
teilweise überlappend ausgebildet sind.
4. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mit den Schenkeln
(43, 44) des Querträgers (41) zur Verstärkung dienende
Einsatzstücke (48) verbunden sind, die je einen sich in
Richtung des bewegbaren Widerlagers (73) erstreckenden
Fortsatz (55) besitzen, der im Abstand zu wenigstens einem
der Schenkel (44) des Querträgers (41) verlaufend ausge
bildet ist.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Querträger (41)
eine Durchtrittsöffnung (71, 75) für ein Endstück (80)
der Schubstange (36) besitzt und daß in dem Endstück (80)
eine Bohrung (81) zur Aufnahme eines Sicherungsgliedes
(77) bei annähernd betriebsmäßig gespannter Feder (34)
angeordnet ist.
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