DE3928802C2 - Betätigungselement für ein ein- und ausfahrbares Schaltgerät in Mittelspannungsschaltanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement für ein ein- und ausfahrbares Schaltgerät in Mittelspannungschaltanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist in der Ein- und Ausfahrtechnik von Schaltgeräten in Schaltanlagen bekannt, daß der Vorgang des Ein- und Ausfahrens über Bewegungsspindeln erfolgt. Die einfachste Art derartiger Ausführungen ist dann erreicht, wenn eine Bewegungsspindel in eine Spindelmutter, die mit dem zu bewegenden Schaltgerät fest verbunden ist, gedreht wird. Sofern dieser Vorgang ohne Kraftbe­ grenzung durchgeführt wird, so entstehen am Ende des Bewegungs­ vorganges Schubkräfte, die bis in den Tonnen-Bereich gehen und damit zur Zerstörung von Bauteilen führen können. Im allgemeinen Maschinenbau ist es üblich, daß diese Kraftbegrenzung durch soge­ nannte Aufspringmuttern herbeigeführt wird. Hierbei springen zwei Mutterhälften unter Federdruck bei einem bestimmten Gegenschub­ druck auf und dabei kann sich die Spindel frei durchdrehen. Der­ artige Bauelemente sind jedoch sehr kostenaufwendig und großräu­ mig gestaltet. Des weiteren haben derartige Bauelemente den Nach­ teil, daß beim Einfahren eines Schaltgeräts in die Gegenkontakte sich im Kurzschlußfall durch zusätzlichen Schubdruck derartige Bauelemente öffnen und damit ein einwandfreier Sitz der Einfahr­ kontakte nicht gewährleistet ist.

Aus dem DE-GM 70 29 098 ist eine aus Isolierstoff bestehende und von außen auf eine Gewindespindel (Bewegungsspindel) aufsteckbare Kurbel (1) zur Betätigung der Ein- und Ausfahrvorrichtung von elektrischen Geräten oder Baueinheiten in Verteilungsanlagen bekannt. Diese aufsteckbare Kurbel (1) weist ein Aufsteckteil (2) mit einem Einsatz (8) aus Metall für die Bewegungsspindel auf. Der Einsatz ist bewegungsspindelseitig hohlzylindrisch ausgebildet und hat wie das aus Isolierstoff bestehende und den Einsatz umgebende Aufsteckteil (2) der Kurbel an seiner Stirnseite zwei gegenüberliegende Einschnitte (9) für die Enden eines die Bewegungsspindel durchsetzenden Zapfens.

Das DE-GM 77 12 518 beschreibt eine drehmomentabhängige ausrastbare Kupplung für den Antrieb der Kontakte eines elektrischen Schaltgerätes mit einem an einer Betätigungswelle für das Schaltgerät angreifenden angetriebenen Teil (2) und mit einem antreibenden Teil (1). Das angetriebene Teil (2) ist als Hohlzylinder ausgebildet und weist einen Tragring (11) auf, in dem das antreibende Teil (1) konzentrisch angeordnet ist und im gekuppelten Zustand in diesen mit zwei in radialer Richtung verschiebbaren und unter Druck einer Feder (5) stehenden Bolzen (3, 4) mit abgerundeten Köpfen in halbkugelförmige Vertiefungen (8, 9) des Tragringes (11) eingreift. Bei Überschreitung eines durch die Feder (5) vorbestimmbaren Grenzwertes des übertragenen Drehmomentes wird das antreibende Teil (1) infolge des Ausrückens der Bolzen (3, 4) aus den Vertiefungen (8, 9) entkuppelt.

In der DE 21 14 793 B2 ist ein selbstauslösender Drehmomentschlüssel mit einstellbarer Federspannkraft und einer die Auslösung bewirkenden Kupplung zwischen Werkzeugträger (28) und Werkzeugheft (2) beschrieben. Die Kupplung ist durch Kugeln (22), die in einem am Werkzeugträger (28) sitzenden Käfig (20) gelagert sind, gebildet, die zentral von einer axial verlaufenden Spannfeder (14) beaufschlagt sind, wobei die Spannfeder (14) die Kugeln (22) über einen koaxial im Hefthohlraum angeordneten längsverschiebbaren Stößel (15) durch Käfigöffnungen (21) nach außen in Rastöffnungen (23) drückt. Bei Überschreiten eines vorbestimmbaren Drehmomentes treten die Kugeln (22) in die benachbarten Rastöffnungen (23) ein.

Ferner sei noch die US 43 96 813 erwähnt, in der ein ein- und ausfahrbares Schaltgerät mit einer Antriebsvorrichtung und einer zwischen dieser und dem Schaltgerät angeordneten drehmomentabhängig auslösenden Kupplung in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltgerätes beschrieben ist. Die Kupplung ist fest mit der Antriebsvorrichtung und einer Bewegungsspindel für das Schaltgerät verbunden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Betätigungselement für ein ein- und ausschaltbares Schaltgerät, das mit einer Bewegungsspindel gekoppelt ist, zu schaffen, das eine Betätigungswelle für die Bewegungsspindel, eine an dieser angeordnete Handkurbel und eine drehmomentabhängig auslösende Kupplung mit geringem Raumbedarf aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Kombination von Merkmalen gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in den kritischen Phasen des Drehvorgangs der Handkur­ bel ein Freilauf der Handkurbel erreicht wird, womit einer even­ tuellen Zerstörung von Bauteilen des Schaltgerätes die Wirkung genommen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich jeweils nach 180° womit sich innerhalb einer vollen Umdrehung der Handkurbel zwei Kupplungs- und Entkupplungsvorgänge zwischen der Handkurbel und der Betätigungswelle ergeben.

Besondere Ausführungsformen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnungen darge­ stellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Betätigungselement im Eingriff mit einer Schaltwelle, im Schnitt

Fig. 2 die Betätigungswelle im Schnitt

Fig. 3 eine Kupplungshülse für die Verbindung der Schaltwelle mit einer Handkurbel, im Schnitt

Fig. 4 eine Gewindehülse, in Seitenansicht

Fig. 5 einen Schubkegel in Seitenansicht

Fig. 6 ein in einer Schaltanlage ausgefahrenes Schaltgerät mit dem Betätigungselement, in Seitenansicht

Nach Fig. 1 sind die wichtigsten Bestandteile des Betätigungsele­ ments eine Betätigungswelle 1 und eine Handkurbel 2, die beide mitein­ ander in Eingriff zu bringen sind. Hierzu besitzt die Betätigungswelle 1 eine axiale Bohrung 11 mit einem Gewinde (in Fig. 2 darge­ stellt) zur Aufnahme eines Schubkegels 4, mehrerer Tellerfedern 44 und einer Gewindehülse 6. In einer die axiale Bohrung 11 kreu­ zenden Querbohrung 13 sind zwei Stahlkugeln 3 eingesetzt. Das Verbindungsglied zwischen der Betätigungswelle 1 und der Handkurbel 2 besteht aus einer Kupplungshülse 5, die einerseits über die Betätigungswelle 1 geschoben wird und andererseits die Handkurbel 2 aufnimmt.

Die Handkurbel 2 ist mittels Stiften mit der Kupplungshülse 5 verbunden, wozu die Kupplungshülse 5 mit entsprechenden Stiftboh­ rungen 56 und die Handkurbel 2 mit dazu korrespondierenden Stift­ bohrungen 21 ausgestattet sind. Die Handkurbel 2 mit der verbun­ denen Kupplungshülse 5 ist um die Betätigungswelle 1 drehbar, die zu diesem Zweck eine ringförmige Haltenut 15 aufweist, in welche ein in der Kupplungshülse 5 eingesetzter Gewindestift 53 eingreift. Die Kupplungshülse 5 besitzt ferner eine Querbohrung 51, die mit der Querbohrung 13 für die Stahlkugeln 3 in einer Flucht liegt. Nach Kreuzung der Querbohrung 13 ist die axiale Bohrung 11 als Freibohrung 14 weitergeführt. Zur Betätigung der Bewegungsspindel (nicht dargestellt) ist die Betätigungswelle 1 mit einer Bohrung 16 ausgestattet, die einen Mitnahmeschlitz 17 für die Bewegungsspin­ del aufweist.

In Fig. 2 ist die Betätigungswelle 1 ohne Bauelemente für die Kraftbe­ grenzung dargestellt. Die axiale Bohrung 11 mit Gewinde geht hierbei in eine Schubkegelbohrung 12 über, die als Sitz für den Schubkegel 4 ausgebildet ist. Die Querbohrung 13 ist so geschaf­ fen, daß sie zwei Stahlkugeln aufnehmen kann. An die Schubkegel­ bohrung 12 schließt sich nach Kreuzung der Querbohrung 13 die Freibohrung 14 an. In der Höhe dieser Freibohrung 14 befindet sich die ringförmige Haltenut 15. Im Bereich des Gewindes der axialen Bohrung 11 ist der Außendurchmesser der Betätigungswelle 1 gegenüber dem Außendurchmesser der übrigen Betätigungswelle 1 etwas verjüngt (Freistich 18). Die der Handkurbel 2 (nicht dargestellt) zugewandte Seite ist mit einer Phase 19 versehen. Die zur Bewe­ gungsspindel 82 (nicht dargestellt) gewandte Seite ist mit der Bohrung 16 und dem Mitnahmeschlitz für die Bewegungsspindel ausgerüstet.

Nach Fig. 3 weist die Kupplungshülse 5 eine axiale Bohrung 54 auf, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Betätigungswelle 1 entspricht. An der zur Handkurbel 2 gewandten Seite geht die axiale Bohrung 54 in eine Einsteckbohrung 55 für die Handkurbel 2 über. Im Bereich dieser Einsteckbohrung 55 befinden sich auch die Stiftbohrungen 56 für die Handkurbel 2. An der entgegengesetzten Seite der Kupplungshülse 5 befindet sich die Querbohrung 51, de­ ren Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der Stahlkugeln 3 ist. In unmittelbarer Nähe der Querbohrung 51 befindet sich die Haltegewindebohrung 52 für einen Gewindestift.

Nach Fig. 4 ist die Gewindehülse 6 zur Einstellung des Drehmo­ ments vorgesehen. Hierzu besitzt die Gewindehülse 6 eine Innen­ bohrung 61 für einen Schubkegelführungsschaft (Fig. 5) und ein Außengewinde 62, damit die Gewindehülse 6 in die axiale Bohrung 11 mit Gewinde eingeschraubt werden kann. Für die Einstellung des Drehmoments ist an der von außen zugänglichen Seite ein Einstell­ schlitz 63 vorgesehen.

Nach Fig. 5 besteht der Schubkegel 4 aus einer kegelförmigen Spitze 41, einem sich daran anschließenden zylindrischen Ansatz 42 mit einem sich im Durchmesser verjüngenden Führungsschaft 43, der in der Innenbohrung 61 der Gewindehülse 6 geführt wird.

Nach Fig. 6 befindet sich ein Schaltgerät 7 im ausgefahrenen Zu­ stand in einer Schaltanlage 8. Um das Schaltgerät 7 mit seinen Einfahrkontakten 73 mit den Gegenkontakten (nicht dargestellt) zu verbinden, ist es erforderlich, das aus der Betätigungswelle 1 und der Handkurbel 2 bestehende Betätigungselement auf eine Bewegungs­ spindel 82 aufzusetzen. Auf der Bewegungsspindel 82 ist eine mit dem Schaltgerät 7 festverbundene Spindelmutter 81 gemäß der ange­ gebenen Bewegungsrichtung 74 bewegbar. Parallel zur Bewegungs­ spindel 82 verläuft eine Schiene 72, auf welcher das Schaltgerät 7 mittels Rollen 71 bewegbar ist.

Die Funktionsweise des Betätigungselements ist folgende: Nach Fig. 1 befinden sich in der Querbohrung 13 der Betätigungswelle 1 die beiden Stahlkugeln 3. Die auf die Betätigungswelle 1 aufgeschobene und mit der Handkurbel 2 verbundene Kupplungshülse 5 steht im mit der Betätigungswelle 1 gekuppelten Zustand mit ihrer Querbohrung 51 in einer Flucht mit der Querbohrung 13 der Schaltwelle 1. Hierbei wird der Schubkegel 4 durch die Tellerfedern 44 gegen die Stahl­ kugeln 3 gedrückt, die ihrerseits durch die Innenränder der Quer­ bohrung 51, die einen kleineren Durchmesser gegenüber dem Kugel­ durchmesser aufweist, daran gehindert werden, in das Innere der Querbohrung 51 auszuweichen. Das bedeutet, daß in diesem Zustand der Schubkegel 4 über die Tellerfedern 44 und die Gewindehülse 6 die verstiftete Handkurbel 2 mit einer bestimmten Kuppelkraft über die Kupplungshülse 5, den Schubkegeln 4 und die Stahlkugeln 3 mit der Betätigungswelle 1 verbindet. Sobald das Schaltgerät 7 mit seinen Einfahrkontakten 73 gemäß Fig. 6 in die Gegenkontakte ein­ gefahren ist, kommt die Betätigungswelle 1 mit der Bewegungsspindel 82 zum Stillstand und die Innenränder der Querbohrungen 51 der Kupp­ lungshülse 5 treiben beim Weiterdrehen der Handkurbel 2 die Stahlkugeln 3 nach innen und drücken den Schubkegel 4 gegen die Tellerfedern 44 in Richtung zur Handkurbel 2. Damit sind die Betätigungswelle 1 und die Handkurbel 2 von einander getrennt. Dieser Freilauf der Handkurbel 2 wird nach einer 180°-Drehung wieder aufgehoben und die Kupplung verbindet dann erneut die Handkurbel 2 mit der Betätigungswelle 1 kraftschlüssig. Mit diesem Vorgang wird eine Zerstörung von Bauteilen vermieden, da bei jeder weiteren Drehung der Handkurbel 2 der gleiche Ablauf stattfindet. Bei einem Zurückdrehen der Bewegungsspindel (Einfahrkontakte in Rich­ tung "Aus") ist die eingestellte Kupplungskraft so bemessen, daß sich die Bewegungsspindel 82 wieder dreht.

Claims (7)

1. Betätigungselement für ein ein- und ausfahrbares Schaltgerät (7) in Mittelspannungsschaltanlagen, mit einer Bewegungsspindel (82), auf welcher eine mit dem Schaltgerät (7) festverbundene Spindelmutter (81) bewegbar ist, mit einer Betätigungswelle (1), die mit der Bewegungsspindel (82) verbindbar ist, und mit einer Hand­ kurbel (2) zum Betätigen der Betätigungswelle (1), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungswelle (1) an der zur Handkurbel (2) ge­ wandten Seite mit einer Querbohrung (13) zur Aufnahme von zwei Stahlkugeln (3) und mit einer axialen, die Querbohrung (13) kreu­ zenden Bohrung (11) versehen ist, in welcher ein unter einem ein­ stellbaren Federdruck stehender Schubkegel (4) eingesetzt ist, und daß über die Betätigungswelle (1) eine Kupplungshülse (5) mit einer die Querbohrung (13) der Betätigungswelle (1) fluchtenden Quer­ bohrung (51) geschoben und mit der Betätigungswelle (1) drehbar und mit der Handkurbel (2) fest verbunden ist, wobei die Querbohrung (51) der Kupplungshülse (5) einen etwas geringeren Durchmesser als den Durchmesser der Stahlkugeln (3) aufweist, die bei Betä­ tigung der Handkurbel (2) im eingefahrenen Zustand des Schalt­ geräts (7) und bei feststehender Betätigungswelle (1) von den Innen­ rändern der Querbohrungen (51) der Kupplungshülse (5) gegen den Druck des Schubkegels (4) nach innen getrieben und die Betätigungswelle (1) und die Handkurbel (2) von einander getrennt werden, und daß nach einer Drehung von 180° die Handkurbel (2) und die Betätigungswelle (1) wieder kraftschlüssig verbunden sind.

2. Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (11) der Betätigungswelle (1) mit einem Gewinde versehen ist, in welches eine Gewindehülse (6) einschraubbar ist, die an der zur Handkurbel (2) gewandten Seite einen Schlitz (63) für die Einstellung des Federdrucks aufweist.

3. Betätigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Bohrung (11) mit dem Gewinde in der Betätigungswelle (1) mit einer Bohrung (12) verlängert ist, die für den Sitz des Schubkegels (4) ausgebildet ist, und daß die Schub­ kegelbohrung (12) nach Kreuzung mit der Querbohrung (13) in eine Freibohrung (14) übergeht.

4. Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubkegel (4) eine kegelförmige Spitze (41) aufweist, die mit einem zylindrischen Ansatz (42) versehen ist, dessen Querschnitt etwas kleiner als der Querschnitt der Schubkegelbohrung (12) ist, und daß der zylindrische Ansatz (42) in einen Führungsschaft (43) übergeht, dessen Außendurchmesser gegenüber dem Außendurchmesser des zylindrischen Ansatzes (42) verjüngt ist, und daß um den Führungsschaft (43) zwischen dem zylindrischen Ansatz (42) und der Gewindehülse (6) Tellerfedern (44) angeordnet sind.

5. Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle (1) an der zur Handkurbel (2) gewandten Seite im Bereich der axialen Bohrung (11) mit Gewinde außen einen Abschnitt mit einem gegenüber dem übrigen Querschnitt verminderten Querschnitt (Freistich 18) aufweist, wobei der un­ mittelbar an der Handkurbel (2) liegende Bereich mit einer Fase (19) versehen ist.

6. Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle (1) im Bereich der Freiboh­ rung (14) eine ringförmige Haltenut (15) aufweist, in welche ein in der Kupplungshülse (5) eingesetzter Gewindestift (53) zur Ver­ bindung der Betätigungswelle (1) mit der Handkurbel (2) eingreift.

7. Betätigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshülse (5) an der zur Handkurbel (2) gewandten Seite eine Einsteckbohrung (55) für die Handkurbel (2) aufweist, und daß quer zur Einsteckbohrung (55) eine Stift­ bohrung (56) für die Handkurbel (2) eingebracht ist.