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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltmechanismus eines
Mehrpol-Lasttrennschalters, der drei verschiedene stabile
Schaltstellungen einnehmen kann, nämlich eine erste Einschaltstellung,
eine zweite, dazwischenliegende Ausschaltstellung und eine dritte
Erdungsstellung, wobei der genannte Mechanismus als Kipphebel
ausgeführt ist, bestehend aus:
- einer Energiespeicherfeder, die mit einem Kniegelenk mit
sprunghaftem Überschreiten des Totpunkts verbunden ist, das einen
auf einer Achse einer Schaltkurbel gelenkig gelagerten
Antriebshebel besitzt,
- einer Hauptkurbelscheibe, die auf einer fest mit den
beweglichen Teilen des Lasttrennschalters verbundenen Welle befestigt
ist.
- einer auf einer ersten Schaltachse montierten
Erdungs-Kurbelscheibe, die zwischen einer Ruhestellung, in der die
Hauptkurbelscheibe durch das Kniegelenk zwischen der Einschaltstellung und
der Ausschaltstellung hin- und herbewegt wird, und einer aktive
Erdungsstellung eingeschränkt drehbar gelagert ist, in der
Kraftangriffspunkt und Wirklinie der Feder verändert werden und
dadurch die Drehung der Hauptkurbelscheibe über die
Ausschaltstellung hinaus in die Erdungsstellung herbeigeführt wird,
- und Vorrichtungen für das Blockieren der Hauptkurbelscheibe in
jeder der drei Schaltstellungen des Lasttrennschalters.
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Ein bekannter derartiger Mechanismus ist im französischen Patent
FR-A-2.500.222 des Anmelders detailliert beschrieben. Eine
einzige Energie-Speicherfeder reicht aus, um den
Lasttrennschalter in eine der drei Schaltstellungen zu überführen. Die
Schaltachse zum Ausschalten und Einschalten ist identisch mit der
Welle, auf der die Antriebskurvenscheibe des die beweglichen
Teile steuernden Mitnehmerhebels befestigt ist. Der Antriebshebel
des Kniegelenks ist zwischen der Welle der Antriebskurvenscheibe
und der Schaltachse der Erdungs-Kurbelscheibe angeordnet. Als
Folge ragt der Hauptschalthebel seitlich heraus, sobald er auf
eine der Schaltachsen aufgesetzt wird. Die Freigabe der
Antriebskurvenscheibe erfolgt, nachdem das Kniegelenk durch Einwirkung
der Reaktionskraft einer Schräge auf einen Mitnehmer einer durch
eine Feder gehaltenen Rückhaltescheibe den Totpunkt überschritten
hat. Das Zusammenwirken von Schräge und Rückhaltescheibe stellt
keine sichere Arretierung der Kurvenscheibe dar, da die Freigabe
dann erfolgt, wenn das Antriebsmoment der durch das Kniegelenk
angetriebenen Kurvenscheibe größer wird als das Gegenmoment der
Rückhaltescheibe.
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Der Kipphebel-Mechanismus mit je einer Ausschalt- und
Einschaltstellung der Pole des Lasttrennschalters nach der FR-A-2.181.436
besitzt eine Antriebswelle, die versetzt zur Achse des zum
Kniegelenk gehörigen Hebels angeordnet ist. Eine zusätzliche
Übertragungsvorrichtung ist notwendig, die die Abmessungen des
Mechanismus vergrößert. Das Fehlen einer Verriegelung der
Antriebswelle vor dem Überschreiten des Totpunkts des Kniegelenks kann
einen Einfluß auf die Stabilität der beweglichen Teile während
der Spannphase der Speicherfeder haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abmessungen und die
Eigenschaften eines Schaltmechanismus für einen Lasttrennschalter
mit drei Schaltstellungen und sicherer Arretierung der
Hauptkurbelscheibe zu verbessern.
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Der erfindungsgemäße Mechanismus ist durch die folgenden Merkmale
gekennzeichnet:
- eine zweite Schaltachse zum Ausschalten und Einschalten des
Mechanismus ist zur Hauptwelle versetzt angeordnet und wirkt mit
einer kinematischen Kette zusammen, die die Schaltkurbel des
Kniegelenks in Drehung versetzt,
- ein Verklinkungshebel gewährleistet in verriegelter Stellung
vor dem während der Ausschalt- und Einschaltvorgänge
stattfindenden Überschreiten des Kniegelenks-Totpunkts eine sichere
Arretierung der Hauptkurbelscheibe,
- eine Nase der Schaltkurbel verschiebt den Verklinkungshebel
mechanisch in eine entriegelte Stellung, kurz bevor das
Kniegelenk den Totpunkt erreicht, bei dem sich die Speicherfeder mit
der Hauptwelle und der Gelenkachse des Kniegelenks in einer
Flucht befindet,
- und die Schaltkurbel ist frei drehbar auf der gemeinsamen Welle
des Lasttrennschalters und der Hauptkurbelscheibe gelagert.
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Das Entriegeln des Verklinkungshebels erfolgt vorteilhaft durch
mechanische Einwirkung einer auf der Schaltkurbel des Kniegelenks
befindlichen Nase zu einem Zeitpunkt, wo die in der Antriebsfeder
des Mechanismus gespeicherte Energie ein Maximum erreicht hat.
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Die kinematische Kette zur Übertragung der Ausschalt- und
Einschaltbewegungen der zweiten Achse besitzt eine
Kupplungsstange, die gelenkig mit einer Übertragungs-Kurbelscheibe
verbunden ist, der mit einem Mitnehmer der Schaltkurbel des Kniegelenks
zusammenwirkt. Die Übertragungs-Kurbelscheibe der kinematischen
Kette ist koaxial zur Schaltkurbel des Kniegelenks auf der Welle
gelagert.
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Die Stellung der Kontakte des Lasttrennschalters wird durch eine
Anzeige sichtbar gemacht, die direkt auf der Hauptwelle
angebracht ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus der nachstehenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das
in den beigefügten Zeichnungen wie folgt dargestellt ist:
- Fig. 1 ist eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen
Mechanismus in der Einschaltstellung F des Lasttrennschalters;
- Fig. 2 und 3 entsprechen Fig. 1 bei Ausschaltstellung o
bzw. Erdungsstellung T;
- Fig. 4 stellt eine Teilansicht des Machanismus während der
Entriegelung des Verklinkungshebels beim Übergang von der
Ausschaltstellung O in die Einschaltstellung F dar;
- Fig. 5 bis 7 sind vereinfachte Schemadarstellungen des
Mechanismus in den Fig. 1 bis 3 entsprechenden Positionen.
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Wie die Figuren zeigen, ist der Schaltmechanismus 10 mit
Speicherfeder 12 zwischen zwei Trägerplatten 14 montiert und dient
zum Betätigen eines Mehrpol-Lasttrennschalters, der sich in einer
Schaltzelle befindet. Der Lasttrennschalter ist zwischen (nicht
abgebildete) Sammelschienen und Anschlußkabel geschaltet und kann
drei verschiedene Schaltstellungen einnehmen, nämlich eine erste
Betriebsstellung F mit geschlossenen Kontakten, eine zweite,
dazwischenliegende Trennstellung o mit geöffneten Kontakten und
eine dritte Stellung T, zur Erdung der Kabel.
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Der Mechanismus ist vom Kipphebel-Typ mit einer einzigen Feder 12
und sprunghaftem Überschreiten des Totpunkts durch Einwirkung
eines Kniegelenks 16, das aus einem auf einer Achse 20 einer
Schaltkurbel 22 schwenkbar gelagerten Antriebshebel 18 besteht.
Die Achse 20 des Kniegelenks 16 wirkt zusammen mit einer
Laufkurve 24, die Teil einer auf einer Welle 28 sitzenden
Hauptkurbelscheibe 26 ist, wobei diese Welle 28 fest mit den beweglichen
Teilen der einzelnen Pole des Lasttrennschalters verbunden ist.
Die Laufkurve 24 hat das Profil einer um die Welle 28
verlaufenden Teilkreislinie, an deren Enden zwei als Anschläge für die
Achse 20 in jeder der beiden stabilen Stellungen des Kniegelenks
16 dienende Rastmulden 30, 32 ausgebildet sind. Die Druckfeder
ist auf dem Antriebshebel 18 eingebaut und drückt gegen eine
feste Schulter 34 des letzteren sowie gegen eine Achse 36 einer
Erdungs-Kurbelscheibe 38.
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Der Schaltvorgang des Erdens durch die Kurbelscheibe 38 erfolgt
mit Hilfe einer Übertragungsstange 40, die an einem ihrer Enden
ein Langloch 42 aufweist, in dem ein erster Zapfen 44 der
Erdungs-Kurbelscheibe geführt wird und an ihrem anderen Ende
einen zweiten Zapfen 46 trägt, der sich in einem gekrümmten
Langloch
48 bewegen kann. Letzteres ist in eine Hilfs-Blockierscheibe
50 eingearbeitet, die die Winkelbewegung der Hauptkurbelscheibe
26 beendet, wenn der Lasttrennschalter die Ausschaltstellung o
oder die Erdungsstellung T erreicht.
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Die Erdungs-Kurbelscheibe 38 sitzt auf einer ersten Schaltachse
52, die zwischen der Ausschaltstellung O und der Erdungsstellung
T hin- und hergedreht werden kann. Die Winkelbewegung der
Kurbelscheibe 38 wird durch zwei Stopper 54, 56 begrenzt. Während der
Bewegung des Lasttrennschalters zwischen der Einschaltstellung F
und der Ausschaltstellung O, liegt die Erdungs-Kurbelscheibe 38
unbeweglich am unteren Stopper 54 an.
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Die Hilfs-Blockierscheibe 50 wirkt mit einem Anschlag 60 zusammen
und ist auf einer parallel zur Hauptwelle 28 liegenden Achse 58
angebracht.
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Die Funktion eines solchen Mechanismus mit drei Schaltstellungen
ist der im französischen Patent FR-A-2.500.222 beschriebenen zu
vergleichen.
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Erfindungsgemäß erfolgen die Ausschalt- und Einschaltbewegungen
mit Hilfe eines (nicht abgebildeten) Hauptschalthebels, der auf
einer versetzt zur Schaltwelle der Pole liegenden zweiten
Schaltachse 62 angebracht ist. Die Schaltbewegung wird übertragen
durch eine kinematische Kette 64, die eine Kupplungsstange 66
besitzt, die an ihren beiden gegenüberliegenden Ende mit zwei
Kurbelscheiben schwenkbar verbunden ist, und zwar einer auf der
Drehachse 62 gelagerten Antriebs-Kurbelscheibe 68 und einer auf
der Welle 28 frei drehbar gelagerten Übertragungs-Kurbelscheibe
70.
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Die Schaltkurbel 22 des Kniegelenks 16 ist lose auf der Welle 28
montiert und besitzt einen Mitnehmer 72, der mit der
Übertragungs-Kurbelscheibe 70 beim Schließen oder Öffnen des
Lasttrennschalters zusammenwirken kann. Eine zwischen der Kupplungsstange
66 und einer Aufhängung 76 eingelegte Rückholfeder 74 zieht die
kinematische Kette 64 in die in Fig. 2 dargestellte
Ausschaltstellung O.
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Ein Verklinkungshebel 78 ist auf einer Achse 80 zwischen einer
verriegelten und einer entriegelten Stellung schwenkbar gelagert
und weist einen Verklinkungszapfen 82 auf, der sich in
verriegelter Stellung in eine Aussparung 84, 86 der Hauptkurbelscheibe
einklinkt. Eine auf der Achse 80 eingebaute Drehfeder 88 dreht
den Verklinkungshebel 78 in die verriegelte Stellung (Fig. 1 und
2). Der Hebel 78 gewährleistet in verriegelter Stellung vor dem
während der Ausschalt- und Einschaltvorgänge stattfindenden
Überschreiten des Totpunkts des Kniegelenks 16 eine sichere
Arretierung der Hauptkurbelscheibe 26. Die Freigabe der Kurbelscheibe
26 durch die Entriegelung des Hebels 78 erfolgt automatisch kurz
vor Überschreiten des Totpunkts durch Einwirkung einer Nase 90
(Fig. 4) der Schaltkurbel 22 des Kniegelenks 16.
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Eine (nicht abgebildete) Anzeige ist direkt auf die Hauptwelle 28
aufgebracht, um die tatsächliche Stellung der Kontakte des
Lasttrennschalters sichtbar zu machen.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Mechanismus des
Lasttrennschalters ist folgende:
Einschaltstellung F (Fig. 1 und 5)
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Die Hauptkurbelscheibe 26 liegt in stabiler Stellung an einem
Anschlag 92 an und ist in dieser Stellung durch den
Verklinkungshebel 78 verriegelt, dessen Verklinkungszapfen 82 die Aussparung
84 blockiert und so die Drehung der Hauptkurbelscheibe 26 entlang
einer trigonometrischen Bahn verhindert. Die Gelenkachse 20 des
Kniegelenks 16 liegt in der Rastmulde 32 der Laufkurve 24, und
die Erdungs-Kurbelscheibe 38 liegt durch Einwirkung der Feder 12
am unteren Stopper 54 an.
Öffnen des Lasttrennschalters
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Von der Einschaltstellung F aus erfolgt das Öffnen des
Lasttrennschalters durch Aufsetzen eines Hauptschalthebels auf die
Achse 62 und nachfolgende, durch den Pfeil O (Fig. 5)
dargestellte
Drehung der Antriebs-Kurbelscheibe 68 entlang einer
trigonometrischen Bahn. Die kinematische Kette 64 bewegt die
Übertragungs-Kurbelscheibe 70 entlang einer trigonometrischen
Bahn, diese zieht den Mitnehmer 72 der Schaltkurbel 22 des
Kniegelenks 16 entlang derselben Bahn mit. Die Gelenkachse 20 des
Kniegelenks 16 wird entlang der Laufkurve 24 verfahren, während
die Hauptkurbelscheibe 26, verriegelt durch den Verklinkungshebel
78, in der in Fig. 1 gezeigten Stellung festgehalten bleibt. Wenn
die Achse 20 des Kniegelenks 16 die instabile Stellung der Flucht
mit der Achse 36 und der Welle 28 erreicht, hat die Feder 12 ihre
maximale Spannung und die Nase 90 der Schaltkurbel 22 drückt den
Verklinkungshebel 78 gegen die Rückholkraft der Feder 88 in die
entriegelte Stellung und bewirkt so die Freigabe der
Hauptkurbelscheibe 26. Durch das Überschreiten des Totpunktes wird die Achse
20 des Kniegelenks 16 in die Rastmulde 30 der Laufkurve 24
verschoben, gefolgt von einer Entspannung der Feder 12 und einem
sprungartigen Kippen der Hauptkurbelscheibe 26 in die
Ausschaltstellung O (Fig. 2 und 6). In dieser Stellung liegt die
Hauptkurbelscheibe 26 an der Hilfs-Blockierscheibe 50 an, und der
Verklinkungshebel 78 kehrt durch das Einrasten des
Verklinkungszapfens 82 in die Aussparung 86 in die verriegelte Stellung
zurück. Daraus ergibt sich eine sichere Arretierung des
Mechanismus 10 in der Ausschaltstellung.
Erneutes Schließen des Lasttrennschalters
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Die Überführung des Schalters von der Ausschaltstellung O (Fig.
2) in die Einschaltstellung F (Fig. 1) erfolgt von Hand durch den
Hauptschalthebel, wobei die Antriebs-Kurbelscheibe 68, wie durch
den Pfeil F (Fig. 6) dargestellt, im Uhrzeigersinn bewegt wird.
Wenn das Kniegelenk 16 den Totpunkt erreicht (Fig. 4), wird der
Verklinkungshebel 78 durch die Nase 90 der Schaltkurbel 22
entriegelt. Das Überschreiten des Totpunkts durch die Achse 20
und die Entspannung der Feder 12 bewirken dann die Drehung der
Hauptkurbelscheibe 26 im Uhrzeigersinn und das sprungartige
Schließen des Lasttrennschalters. Der Mechanismus 10 erreicht so
wieder die in Fig. 1 und 5 gezeigte Stellung.
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Die Erdungs-Kurbelscheibe 38, die Hilfs-Blockierscheibe 50 und
die Übertragungsstange 40 bewegen sich während der Ausschalt- und
Einschaltbewegungen des Mechanismus 10 nicht. Der Versatz der
Schaltachse 62 gegenüber der Schaltwelle 28 verhindert ein
seitliches Herausragen des Hauptschalthebels. Das Schließen und
Öffnen des Lasttrennschalters durch das Entriegeln des
Verklinkungshebels 78 des Tumblermechanismus 10 geschieht jeweils genau
zu einem Zeitpunkt, wo die in der Feder 12 gespeicherte Energie
ein Maximum erreicht hat.
Schaltung auf Erde
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Die Erdung der Kabel erfolgt von der Ausschaltstellung O (Fig. 2
und 6) aus durch Drehen der Schaltachse 52 der
Erdungs-Kurbelscheibe 38 im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil FT in Fig. 6
dargestellt. Dieser Vorgang ist analog zu dem im vorgenannten
französischen Patent FR-A-2.500.222 beschriebenen. Der Hebel 78
bleibt während dieser Funktionsphase inaktiv und ermöglicht das
Kippen der Hauptkurbelscheibe 26 in die Stellung T.