DE3626526A1 - Federspeicher-antrieb fuer elektrische schaltgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Federspeicher-Antrieb für elektische Schaltgeräte, insbesondere für Lasttrennschal­ ter mit zusätzlich zur Ein- und Aus-Stellung vorhandener Erdungsstellung, bestehend aus einer zur Befestigung am jeweiligen Schaltergestell bestinmten Grundplatte, einer mit der zugehörigen Schalterwelle verbindbaren Trägerwelle, einer sich zwischen Trägerwelle und einem mittels eines Steckhebels verschwenkbaren Stützorgan befindenden Feder­ anordnung sowie einer mit lösbaren Klinken zusammenwirken­ den Sperreinheit für die Trägerwelle.

Bekannte Federspeicher-Antriebe dieser Art sind im Aufbau relativ kompliziert, besitzen ein vergleichsweise großes Massenträgheitsmoment und arbeiten mit sich beim Schaltvor­ gang mitbewegenden Klinken, was die Störungsanfälligkeit erhöht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Feder­ speicher-Antrieb der eingangs angegebenen Art in der Weise auszubilden, daß er kostengünstig gefertigt werden kann, eine einfache Montage ermöglicht und zumindest drei Schalt­ stellungen aufweist, so daß Lasttrennschalter von der in der deutschen Patentanmeldung P 35 15 203 beschriebenen Art betätigt werden können.

Ferner soll der Federspeicher-Antrieb nach der Erfindung pro­ blemfrei mit einer steuerbaren Blockiereinrichtung ausrüstbar, insbesondere nachrüstbar sein, die eine Vorspannung des Schal­ ters in die Aus-Stellung ermöglicht, so daß der Antrieb als Trafoschalter-Antrieb eingesetzt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Federanordnung aus einer koaxial zur Träger­ welle angeordneten Drehfeder besteht, daß das mit einem Federende zusammenwirkende Stützorgan von einem drehbar auf der Trägerwelle gelagerten, hülsenförmigen Teil ge­ bildet und dieses hülsenförmige Teil mit einer Steuer­ scheibe fest verbunden ist, daß das andere Ende der Dreh­ feder an einem mit der Trägerwelle verbundenen Mitnehmer abgestützt ist, daß der Mitnehmer mit der als Scheibe ausgebildeten Sperreinheit fest verbunden ist, und daß diese Sperrscheibe an ihrem Umfang ein Riegelflächenpaar aufweist, in das in den verschiedenen Schaltstellungen je­ weils zwei Klinken eines Klinkenhebelpaares oder einer Klinke zweier benachbarter Klinkenhebelpaare einfallen, die in Abhängigkeit von der Verdrehung der Steuerscheibe lösbar sind.

Die wesentlichen Vorteile eines derart ausgebildeten Feder­ speicher-Antriebs bestehen darin, daß die geforderten Funk­ tionen mit einem Minimum an Bauteilen erreicht werden, ein geringes Massenträgheitsmoment erzielt wird und keine Mit­ bewegung von Federn und Kleinteilen erfolgt, wodurch das Störungsrisiko minimiert wird.

Der Federspeicher-Antrieb nach der Erfindung eignet sich besonders für den in der Patentanmeldung P 35 15 203 be­ schriebenen SF6-Lasttrennschalter mit drei Schaltstellungen, wobei der jeweilige Schaltwinkel 72° beträgt. Es ist je­ doch auch möglich, durch Anbringung eines dritten Klinken­ satzes drei weitere Schaltstellungen zu realisieren.

Schließlich ist es auch möglich, durch Vorgabe bestimmter Schenkellängen für die Klinken sowie entsprechende Anordnung der Drehpunkte der Klinken einen Antrieb mit vier Schalt­ stellungen entsprechend einem Schaltwinkel von 90° zu reali­ sieren, der dann zusätzlich rundherum geschaltet werden könnte.

Gemäß einer vorteilhaften Besonderheit der Erfindung ist eine zur Schalterstellungsanzeige dienende Scheibe über einen star­ ren Zwischenträger fest mit der Trägerwelle verbunden, wodurch eine direkte Übertragung der Schaltstellung auf die Stellungs­ anzeige, d.h. in Vermeidung jeglicher Umlenkung, gewährleistet ist.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung, die sich als Trafoschal­ ter mit einem gegenüber einem Kabelschalter erweiterten Be­ triebszustand "gespannt für Aus" eignet, zeichnet sich da­ durch aus, daß der die Sperrscheibe beim Übergang von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung blockierenden Klinke ein lösbares Sperrorgan zugeordnet ist, das nur eine Teilaus­ hebung der Klinke in eine nur durch das Sperrorgan blockierte Freigabestellung gestattet, und daß die Steuerscheibe eine Sperr-Stützfläche aufweist, die zusammen mit einem in Ein­ schaltstellung gegen die Steuerscheibe vorgespannten Sperr­ hebel die Steuerscheibe und damit die die Drehfeder spannende Stützlasche in gespanntem Zustand hält.

Die Um- bzw. Nachrüstung zum Trafoschalterantrieb entsprechend dieser zusätzlichen Merkmale erfolgt durch Anbau von Zusatz­ komponenten, die lediglich angeschraubt werden, wobei sämtliche Befestigungspunkte und Funktionsflächen bei den dem Kabel­ schalter-Antrieb entsprechenden Basis-Antrieb bereits vor­ handen sind.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Federspeicher- Antriebs nach der Erfindung in der Ausführungsform als Kabelschalter in der Stellung "Aus",

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung des Feder­ speicher-Antriebs in einer Position kurz vor Aus­ lösung des Einschaltvorgangs, wobei die Drehfeder be­ reits gespannt ist,

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung des Feder­ speicher-Antriebs nach der Erfindung in der Schalt­ stellung "Ein",

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Ansicht des Federspeicher-Antriebs in der Schaltstellung "geerdet",

Fig. 5 eine schematische Axialschnittdarstellung einer wei­ teren Ausführungsform eines Federspeicher-Antriebs nach der Erfindung, der zur Verwendung als Trafo- Schalter ausgerüstet ist,

Fig. 6 eine Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 5, und

Fig. 7 eine Schnittansicht entsprechend der Linie F-F in Fig. 6.

Die schematische Vorderansicht eines Federspeicher-Antriebs in seiner Grundausführung gemäß Fig. 1 zeigt eine mit dem je­ weiligen Schaltergestell direkt oder über Dämpfungselemente verbindbare Grundplatte 1, an der über Achsen 3 zwei einander gegenüberliegende Doppelklinken 2 a, 2 b; 2 c, 2 d gelagert sind. Mittels an Klinkenansätzen abgestützten Druckfedern 4 werden die Klinkenpaare in Richtung einer Verkleinerung des von ihnen eingeschlossenen Winkels vorgespannt.

Bei montierter Grundplatte 1 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Grundplatte die Antriebswelle des zugehörigen Schalters, die mit einer Trägerwelle 6 des Federspeicher-Antriebs dreh­ fest verbunden wird. Diese Trägerwelle 6 ist als Topfwelle aus­ gebildet und wird vorzugsweise mit der Schalterwelle über eine Schraub- und ggf. Keilverbindung verbunden.

Unter Zwischenschaltung einer insbesondere aus Kunststoff be­ stehenden Lagerhülse 7 ist auf der Trägerwelle 6 eine Dreh­ feder 8 angeordnet.

Die beiden etwa radial nach außen gebogenen Enden der Drehfeder 8 wirken mit einem mit der Trägerwelle 6 über eine Sperrscheibe 9 drehfest verbundenen Mitnehmerorgan 10 sowie mit einer Stütz­ lasche 12 zusammen, welche fest mit einer Steuerscheibe 11 ver­ bunden ist.

Stützlasche 12 und damit Steuerscheibe 11 können zur Ausführung von Schaltbewegungen mittels verschiedener Steckhebel 5 in Uhrzeiger­ richtung und in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt werden.

Die mit der Trägerwelle 6 fest verbundene Sperrscheibe 9 weist Riegelflächen 14, 15 auf, die mit dem Doppelklinkenpaar 2 a, 2 b; 2 c, 2 d in den verschiedenen Schaltstellungen zusammenwirken.

Die Steuerscheibe 11 ist mit Schrägflächen x versehen, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Verschwenkungswinkel der Steuer­ scheibe 11 das Ausheben der Klinken aus den Riegelflächen be­ wirken.

Anhand der Fig. 1 bis 4 wird nunmehr die Funktionsweise des dargestellten Federspeicher-Antriebs erläutert.

In der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung "Aus" wird die mit der Schalterwelle verbundene Trägerwelle 6 über die mit ihr fest verbundene Sperrscheibe 9 durch die Klinken 2 b, 2 c fixiert. In dieser Stellung ist keinerlei Drehbewegung der Sperr­ scheibe 9 und damit der mit ihr verbundenen Trägerwelle 6 mög­ lich.

Die Betätigung des Antriebs erfolgt mittels eines geeigneten Steckhebels über die Stützlasche 12 und das Stützblech 13 auf die Steuerscheibe 11, die in Einschaltrichtung in Uhrzeiger­ sinn gegenüber der Sperrscheibe 9 verdreht wird, und zwar gegen die Kraft der Drehfeder 8, die durch die Anordnung von Mit­ nehmerblech 10 und Stützlasche 12 stets in Wickelrichtung be­ ansprucht, d.h. zugezogen wird.

Fig. 2 zeigt den Zustand des Federspeicher-Antriebs nach Fig. 1 kurz vor dem Vorgang des Einschaltens. Die Feder 8 ist dabei durch das Verdrehen von Stützlasche 12 und Stützblech 13 be­ reits stark gespannt, sie wird aber durch die Sperrscheibe 9 und das mit dieser verbundene Mitnehmerblech 10 weiterhin festgehalten. Erst eine weitere Verdrehung der Stützlasche 12 und des Stützblechs 13 bewirkt, daß die Schrägfläche x der mit der Stützlasche 12 fest verbundenen Steuerscheibe 11 an der Klinke 2 b angreift und ein Ausheben dieser Klinke 2 b be­ wirkt, worauf dann die Sperrscheibe 9 frei wird und damit auf­ grund der nunmehr freigegebenen Feder schlagartig die Sperr­ scheibe 9 und damit die Trägerwelle 6 nacheilt, und zwar so lange bis die Drehbewegung von der Klinke 2 c gestoppt und die Sperrscheibe 9 durch das Einfallen der federbelasteten Klinke 2 d auch in der Gegenrichtung verriegelt wird.

Die nunmehr erreichte Schaltstellung "Ein" ist in Fig. 3 gezeigt. Die Sperrscheibe 9 und damit die Schalterwelle wird in dieser Stellung durch die an den Riegelflächen 14, 15 der Sperrscheibe 9 anliegenden Klinken 2 c und 2 d blockiert. Das gegenüberliegende Klinkenpaar 2 a, 2 b liegt am Außenum­ fang der Sperrscheibe 9 funktionslos an.

Die geschilderte Schaltfunktion läuft umgekehrt nach dem gleichen Prinzip ab. Von der in Fig. 3 gezeigten Stellung wird dabei zunächst die Aus-Stellung nach Fig. 1 erreicht, und bei einer Weiterbetätigung des Antriebs im Gegenuhrzeiger­ sinn gelangt der Schalter in die Stellung "Erde", die in Fig. 4 gezeigt ist und in der die Verriegelung der Sperrscheibe 9 durch die Klinken 2 a und 2 b erfolgt.

Fig. 5 zeigt in einem Axialschnitt den Grundaufbau des Feder­ speicher-Antriebs nach der Erfindung, und zwar in Verbindung mit Zusatzelementen, die den Einsatz dieses Antriebs als Trafo­ schalter ermöglichen, wobei eine zusätzliche Schaltstellung "vorgespannt in Richtung Aus" möglich ist.

In dieser Fig. 5 ist die sich durch die Grundplatte 1 erstrecken­ de Schalterwelle 20 zu sehen, die drehfest mit der als Topfwelle ausgebildeten Trägerwelle 6 verbunden wird. In das freie Ende der Trägerwelle 6 ist ein zentrales Steckbolzen-Aufnahmeteil 18 eingesteckt und fixiert. Dieses Teil dient zur Aufnahme von einem der beiden Steckbolzen des angedeutet dargestellten Steck­ hebels 5 zur Schalterbetätigung. Der zweite Steckbolzen des Steckhebels 5 greift in eine exzentrisch angeordnete Steckbolzen­ aufnahme 19 ein, die als Langlochaufnahme ausgebildet ist, um in Verbindung mit entsprechenden Führungschlitzen in einer Frontplatine den Einsatz unterschiedlicher Hebel für den Ein­ schaltvorgang und den Erdungsvorgang zu gewährleisten.

Ein wesentlicher Vorteil des Antriebs nach der Erfindung besteht darin, daß eine die Schaltstellungsanzeige er­ bringende Scheibe 16 ohne Umlenkungen unmittelbar mit der drehfest mit der Schalterwelle verbundenen Trägerwelle 6 über ein einfaches Zwischenträgerglied 17 verbunden werden kann. Damit ist stets sichergestellt, daß die Stellungs­ anzeige mit der tatsächlichen Schalterstellung überein­ stimmt und Fehlstellungen durch Störungen in Übertragungs­ gliedern ausgeschlossen sind.

Da in Fig. 5 diejenigen Teile, die den bereits anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Teilen entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, erübrigt sich eine nochmalige Beschreibung dieser Teile.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 5 und läßt insbesondere die vorgesehene Art der Blockierung des Federspeicher-Antriebs in dem Betriebszu­ stand "gespannt für Aus" erkennen.

Zur Realisierung dieser Blockierungsmöglichkeit ist einerseits eine Sperranordnung für die Steuerscheibe 11 und damit für die die Drehfeder 8 spannende Stützlasche vorgesehen, und zum an­ deren wird eine Einrichtung zur Verhinderung des Aushebens der die Sperrscheibe 9 haltenden Klinke benötigt.

Die Einrichtung zur Blockierung der Steuerscheibe 11 besteht aus einer in dieser Steuerscheibe 11 angebrachten Sperr-Stütz­ fläche 21, die mit einem Sperrhebel 22 zusammenwirkt. Dieser Sperrhebel 22 ist um eine an der Grundplatte 1 vorgesehene Achse 26 schwenkbar und kann mittels eines Spannhebels 23 und einer Spannfeder 24 in Richtung der Sperrscheibe 11 vorgespannt werden.

Die Spannfeder 24 ist mit einem Ende am Hebel 23 und mit ihrem anderen Ende an einem mit der Sperrklinke 2 b fest verbundenen Bolzen 25 befestigt, der in einem Langloch 25′ des Spannhebels 23 gleiten kann. Entgegen der Angriffs­ richtung der Kraft der Feder 24 ist der Spannhebel 23 noch durch eine weitere, an der Grundplatte 1 befestigte Feder belastet.

Wenn sich die den Spannhebel 23 über die Bolzen-Schlitz­ anordnung 25, 25′ steuerende Klinke 2 b in dem in Fig. 6 ge­ zeigten Rastzustand befindet, dann nimmt der Sperrhebel 22 seine inaktive Position ein, d.h. er liegt außerhalb der Be­ wegungsbahn der Sperr-Stützfläche 21.

Ist die Sperrklinke 2 b nicht verrastet und liegt sie am Außenumfang der Sperrscheibe 9 auf, so wird die Feder 24 über den Bolzen 25 gespannt und der Sperrhebel 22 radial nach innen vorgespannt, so daß er ggf. mit der Sperr-Stütz­ fläche 21 in Eingriff treten kann.

Wenn sich der Schalter in der in Fig. 3 gezeigten Ein-Stellung befindet und in Aus-Stellung vorgespannt werden soll, dann gelangt bei entsprechendem Verdrehen von Stützlasche 12 und Steuerscheibe 11 die Schrägfläche x der Steuerscheibe 11 zur Anlage an der Klinke 2 d und versucht diese auszuheben. Ein vollständiges Ausheben dieser Klinke 2 d wird jedoch durch eine Blockiervorrichtung verhindert, die aus einer schwenk­ bar gelagerten Halbwelle 27 besteht, welche mittels einer Feder 30 in die Blockierstellung vorgespannt ist.

Fig. 7 zeigt diese Halbwellenanordnung 27, die mit der Klinke 2 d zusammenwirkt.

Wenn sich die Halbwelle 27 in Blockierstellung befindet, dann kann die Schrägfläche x der Steuerscheibe 11 die Klinke 2 d nur so weit anheben, daß diese aus ihrer tiefen Rast­ stellung in eine Selbstlösestellung überführt wird, die Sperr­ scheibe 9 jedoch nicht freigibt.

In diesem Stadium ist jedoch der Sperrhebel 22 bereits nach innen geschwenkt und kann - wenn die Spannbewegung beendet und der Sperrhebel in Uhrzeigersinn wieder etwas zurückge­ führt wird - zur Anlage an der Sperr-Stützfläche 21 kommen, wodurch die Drehfeder 8 gespannt bleibt.

Wird bei diesem Zustand dann die Halbwelle 27 über den Schwenk­ hebel 28 durch einen Auslöse- bzw. Betätigungshebel 29 ver­ schwenkt und damit die Klinke 2 d freigegeben, so wird die Klinke 2 d aufgrund der über die Schräge der Riegelfläche wirk­ sam werdende Kraft nach außen gedrückt, damit die Sperrscheibe 9 freigegeben und der Schaltvorgang ausgelöst. Der Schalter nimmt dann wieder die in den Fig. 1 und 6 gezeigte "Aus"- Stellung ein.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß der Federspeicher-Antrieb nach der Erfindung weitestgehend aus Stanz-Biegeteilen und damit besonders kostengünstig gefertigt werden kann, ohne daß dies irgendwelche Einbußen hinsichtlich Funktionssicherheit und Lebensdauer zur Folge hätte.

• Bezugszeichenliste:  1 Grundplatte
   2 a bis 2 d Klinken
   3 Klinkenachse
   4 Feder
   5 Steckhebel
   6 Trägerwelle
   7 Lagerhülse
   8 Drehfeder
   9 Sperrscheibe
  10 Mitnehmerblech
  11 Steuerscheibe
  12 Stützlasche
  13 Stützblech
  14 Riegelfläche
  15 Riegelfläche
  16 Stellungsanzeigescheibe
  17 Zwischenträger
  18 zentrale Steckbolzenaufnahme
  19 exzentrische Steckbolzenaufnahme
  20 Schalterwelle
  21 Sperr-Stützfläche
  22 Sperrhebel
  23 Spannhebel
  24 Spannfeder
  25, 25′ Schlitz-Zapfenkupplung
  26 Schwenkachse
  27 Halbwelle
  28 Schwenkhebel
  29 Auslöse-Betätigungshebel
  30 Spannfeder

Claims (8)

1. Federspeicher-Antrieb für elektrische Schaltgeräte, insbesondere für Lasttrennschalter mit zusätzlich zur Ein- und Aus-Stellung vorhandener Erdungsstellung, bestehend aus einer zur Befesti­ gung am jeweiligen Schaltergestell bestimmten Grundplatte, einer mit der zugehörigen Schalterwelle verbindbaren Trägerwelle, einer sich zwischen Trägerwelle und einem mittels eines Steck­ hebels verschwenkbaren Stützorgan befindenden Federanordnung sowie einer mit lösbaren Klinken zusammenwirkenden Sperreinheit für die Trägerwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einer koaxial zur Trägerwelle (6) angeordneten Drehfeder (8) besteht,
daß das mit einem Federende zusammenwirkende Stützorgan von einem drehbar auf der Trägerwelle (6) gelagerten, hülsen­ förmigen Teil (12, 13) gebildet und dieses hülsenförmige Teil (12, 13) mit einer Steuerscheibe (11) fest verbunden ist, daß das andere Ende der Drehfeder (8) an einem mit der Träger­ welle (6) verbundenen Mitnehmer (10) abgestützt ist, daß der Mitnehmer (10) mit der als Scheibe (9) ausgebildeten Sperreinheit fest verbunden ist, und
daß diese Sperrscheibe (9) an ihrem Umfang ein Riegelflächenpaar (14, 15) aufweist, in das in den verschiedenen Schaltstellungen jeweils zwei Klinken eines Klinkenhebelpaares oder eine Klinke zweier benachbarter Klinkenhebelpaare (2 a, 2 b; 2 c, 2 d) ein­ fallen, die in Abhängigkeit von der Verdrehung der Steuer­ scheibe (11) lösbar sind.

2. Federspeicher-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zum Spannen der Drehfeder (8) dienende, hülsenförmige Teil (12, 13) beiderseits der Drehfeder (8) über scheibenförmige Elemente auf der Trägerwelle (6) gelagert ist, wobei das schalterseitig gelegene scheibenförmige Element ins­ besondere über etwa 180° als Steuerscheibe (11) mit Schrägflä­ chen (x) zur Klinkenaushebung ausgebildet ist und das zugeordnete Ende der Drehfeder (8) der Steuerscheibe (11) gegenüberliegend an einer einen Bestandteil des hülsenförmigen Teils darstellenden Stützlasche (12) anliegt.

3. Federspeicher-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Klinken eines jeden Klinken­ hebelpaares (2 a, 2 b; 2 c, 2 d) auf einer gemeinsamen Achse (3) gelagert und mittels einer Feder (4) gegen die Sperrscheibe (9) vorgespannt sind.

4. Federspeicher-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Schalt­ stellungsanzeige dienende, großflächige Scheibe (16) über einen starren Zwischenträger (17) fest mit der Trägerwelle (6) ver­ bunden ist.

5. Federspeicher-Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sperrscheibe (9) beim Übergang von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung blockierenden Klinke (2 d) ein lösbares Sperrorgan (27) zugeordnet ist, das nur eine Teilaushebung der Klinke (2 d) in eine nur durch das Sperrorgan blockierte Freigabestellung gestattet, und daß die Steuerscheibe (11) eine Sperr-Stützfläche (21) aufweist, die zusanmen mit einem in Einschaltstellung ge­ gen die Steuerscheibe (11) vorgespannten Sperrhebel (22) die Steuerscheibe (11) und damit die die Drehfeder (8) spannende Stützlasche (12) in gespanntem Zustand hält.

6. Federspeicher-Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sperrorgan (27) aus einer in die Sperrstellung vorgespannten und mittels eines Auslöse- bzw. Be­ tätigungshebels (29) verschwenkbaren Halbwelle (27) besteht, die im Schwenkweg der Klinke (2 d) angeordnet ist.

7. Federspeicher-Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) bezüglich des jeweiligen Schaltergestells über elastische Dämpfungselemente befestigt ist.

8. Federspeicher-Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperr­ scheibe (9) bezüglich der Trägerwelle (6) über einen geringen Schwenkwinkel unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Gummidämpfers dreh­ bar gelagert ist.