DE4319370C2 - Mehrpoliger Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrpoligen, insbesondere dreipoligen elektrischen Leistungsschalter, bei dem jeder Pol eine Antriebseinrichtung zum Ein- und Ausschalten aufweist, mit einer antreibbaren Stange zur gleichzeitigen Betätigung mechanischer Auslösevorrichtungen an den Antriebseinrichtungen zweier oder mehrerer Pole.

Ein derartiger mehrpoliger Leistungsschalter ist beispiels­ weise aus der DE 19 65 786 C3 bekannt. Bei dem dort dargestellten dreipoligen Leistungsschalter erfolgt der Antrieb der einzelnen Pole über eine allen Polen gemeinsam zugeordnete Welle, zu der jeder Pol über einen eigenen hydraulisch gesteuerten Antrieb jeweils mittels einer in Längsrichtung durch eine Kurbel verschiebbare Isolierstange Zugriff hat.

Es ist dabei im allgemeinen schwierig, alle Pole gleichzeitig zu betätigen, da hierbei sehr große Schaltkräfte mit sehr hoher mechanischer Genauigkeit übertragen werden müssen, um einen sehr geringen Zeitversatz der Pole in der Größenordnung von wenigen Millisekunden zu erreichen.

Die Problematik wird zusätzlich noch dadurch verdeutlicht, daß mit einer Isolierstange sowohl die Auslösung des Einschaltens der Pole als auch die Auslösung des Ausschaltens der Pole in sehr kurzen Schaltintervallen zu steuern sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrpoligen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein möglichst synchrones Schalten der einzelnen Pole mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand erreicht ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die antreibbare Stange durch zwei voneinander unabhängig in axialer Richtung betätigbaren Zugstangen realisiert ist, von denen die erste die Auslösung der Einschaltung und die zweite die Auslösung der Ausschaltung der Pole bewirkt.

Gemäß der Erfindung ist also die Antriebsstange in axialer Richtung durch zwei Zugstangen bewegbar, wobei die eine die Auslösung der Einschaltung der Pole und die andere, in gleicher Richtung wirkend, die Auslösung der Ausschaltung der Pole veranlaßt. Beide Antriebe bewirken somit unabhängig voneinander direkt ohne Kraftumlenkung durch Kurbelgetriebe das Ein- und Ausschalten der Pole.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an jede der Zugstangen jeweils ein erster Hebelarm je eines zweiarmigen, ortsfest gelagerten Hebels angelenkt ist, dessen zweiter Hebelarm aus seiner Ruhestellung durch einen an einer antreibbaren ortsfesten Welle befestigten Auslösearm auslenkbar ist.

Hierdurch ist erreicht, daß lediglich Zugkräfte zu übertragen sind, so daß eine relativ dünne Stange gewählt werden kann. Würde die dünne Stange bei ihrer Betätigung auf Druck beansprucht, so bestünde die Gefahr eines Ausknickens, da die Stange im Auslösefall sehr stark beschleunigt werden muß, um ein schnelles Schalten der Pole zu erreichen.

Durch Auslenken des jeweiligen zweiten Hebelarms mittels des Auslösearms durch Drehen der ortsfesten Welle wird ggf. der jeweils erste Hebelarm angetrieben und bewegt die jeweils mit diesem ersten Hebelarm verbundene Zugstange in axialer Richtung. Nach der Betätigung des Hebels wird die jeweils betätigte Zugstange mittels Federkraft in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt. Auch die Hebel werden hierdurch in ihre Ruhestellung gebracht. Die auf die Zugstangen wirkende Federkraft wird beispielsweise durch die jeweiligen Antriebsfedern der Pole über die Auslösestößel und die Abtriebshebel übertragen.

Je nach der Stellung des Auslösearms und seiner Bewegungs­ richtung kann entweder der der ersten Zugstange zugeordnete Hebel oder der der zweiten Zugstange zugeordneten Hebel durch Auslenkung des jeweils zweiten Hebelarms betätigt werden und hierdurch die entsprechende Zugstange in Axialbewegung versetzt werden, um ein Auslösesignal zu übertragen.

Die Welle, an der der Auslösearm befestigt ist, kann beispielsweise die Antriebswelle eines serienmäßigen Schalterantriebs sein, der in diesem Fall ausschließlich zur Erzeugung des gemeinsamen Auslöseimpulses für die Schalterpole dient. Jeder der Schalterpole kann dann beispielsweise einen ebenso gestalteten Schalterantrieb auf­ weisen. Hierdurch ist der konstruktive Aufwand gering gehalten, da kein eigener Antrieb für die Zugstangen konstru­ iert werden muß.

Eine weitere vorteilhafte Gestaltung der Erfindung sieht vor, daß an den Zugstangen im Bereich jedes Pols ein erster Arm eines zweiarmigen Abtriebshebels angelenkt ist, dessen zweiter Arm einen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Zugstange beweglichen Auslösestößel des jeweiligen Pols betätigt.

Durch diese Konstruktion wird der Auslöseimpuls der Zugstange in konstruktiv einfacher und wenig aufwendiger Weise auf die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Zugstange beweglichen Auslösestößel übertragen. Es kann dabei durch die Wahl der Länge der jeweiligen Hebelarme auch eine Kraft- bzw. Wegübersetzung vorgesehen sein.

Es ist dann an jedem der Pole jeweils ein Auslösestößel für die Einschaltung und ein Auslösestößel für die Ausschaltung vorgesehen, die durch jeweils eine der Zugstangen betätigbar sind. Bei Betätigung des Einschaltauslösestößels wird der jeweils an dem Pol angeordnete Einschaltantrieb ausgelöst, so daß beispielsweise eine Antriebsfeder die Unterbrechereinheit betätigt, wobei gleichzeitig eine Ausschaltfeder gespannt wird. Danach kann dann mittels der anderen Zugstange der Ausschaltauslösestößel betätigt werden, so daß mittels der nun gespannten Ausschaltfeder die Unterbrechereinheit des jeweilige Pols ausgeschaltet werden kann.

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß bei jedem der Hebel der erste und der zweite Hebelarm gegeneinander begrenzt schwenkbar ausgebildet sind, derart, daß bei Auslenkung des jeweils zweiten Hebelarms über die Grenze der freien Schwenkbarkeit hinaus der jeweilige erste Hebelarm mitgenommen wird.

Dies hat zur Folge, daß jeder der zweiten Hebelarme wenigstens in einer Richtung ein Stück weit ausgelenkt werden kann, ohne daß er den jeweils ersten Hebelarm mitnimmt. Die Hebel können dann derart angeordnet werden, daß der Auslösearm bei Drehung der Welle in einem ersten Drehsinn den zweiten Hebelarm eines der Hebel in einer Richtung auslenkt, in der er den ihm zugeordneten ersten Hebelarm nicht mitnimmt und daß bei demselben Drehsinn der zweite Hebelarm des anderen Hebels so ausgelenkt wird, daß er den ihm zugeordneten ersten Hebelarm mitnimmt, so daß genau eine der Zugstangen mittels des ihr zugeordneten Hebels betätigt wird.

Die Erfindung kann weiterhin vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß der jeweils zweite Hebelarm in Ruhestellung durch ein Federelement gegenüber dem jeweils ersten Hebelarm bis zur Grenze der freien Schwenkbarkeit ausgeschwenkt ist.

Hierdurch wird bei Auslenkung des jeweiligen zweiten Hebelarms in der einen Richtung der mit diesem verbundene erste Hebelarm spiel frei mitgenommen und die entsprechende Zugstange verzögerungslos beschleunigt. In der jeweils anderen Richtung kann der zweite Hebelarm ausgelenkt werden, ohne daß der entsprechende erste Hebelarm mitgenommen wird. In der Ruhestellung ist der jeweilige zweite Hebelarm derart angeordnet, daß er sich im Betätigungsbereich des Auslösearms befindet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mit jedem ersten Hebelarm ein Anschlagkörper fest verbunden ist, der die Schwenkbarkeit des jeweils zweiten Hebels begrenzt.

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch gestaltet sein, daß die Hebelarm und die Anschlagkörper derart angeord­ net sind, daß beim Schwenken des Auslösearms in jedem Drehsinn der Welle jeweils nur einer der zweiten Hebelarme den ihm zugeordneten ersten Hebelarm mitnimmt.

Es können auch vorteilhaft auch zwei Auslösearme vorgesehen sein, die an der Welle derart befestigt sind, daß bei einer Drehung der Welle um einen festen Winkel jeder der beiden zweiten Hebelarme durch einen der beiden Auslösearme betätigt wird.

Es wird dabei jedoch nur einer der beiden ersten Hebelarme und entsprechend eine der beiden Zugstangen bewegt. Bei einer Drehung der Welle in der entgegengesetzten Richtung wird der jeweils andere erste Hebelarm mitgenommen und die entsprechende Zugstange betätigt. Hierdurch ist erreicht, daß die Welle jeweils nur um einen begrenzten Winkel in einer der beiden Drehrichtungen gedreht zu werden braucht, um wahlweise eine der beiden Zugstangen zu betätigen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung von drei Leistungs­ schalterpolen mit einer Zugstange in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die Konstruktion aus Fig. 1 in einer Ansicht von unten,

Fig. 3 schematisch einen Abtriebshebel und einen Auslöse­ stößel,

Fig. 4 und 5 schematisch den Antriebsmechanismus für zwei Zugstangen.

Drei Einzelschalter-Pole 1, 2, 3 sind, wie in Fig. 1 darge­ stellt, in einer Reihe nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Jeder Pol 1.2.3 weist jeweils eine An­ triebseinrichtung 4, 5, 6 auf, die jeweils eine Einschalt- und eine Ausschaltfeder sowie entsprechende mechanische Einrichtungen zur Übertragung einer Schaltbewegung auf je eine Unterbrechereinheit enthält. In der Fig. 1 ist schematisch nur eine der Federn der Antriebseinrichtungen, 4, 5, 6 sowie eine Auslösevorrichtung 9, 10, 11 dargestellt.

Unterhalb der Pole 1, 2, 3 ist eine Zugstange 7 angeordnet, die axialbeweglich gelagert ist und an die in den Punkten 24, 25, 26 jeweils ortsfest gelagerte Abtriebshebel 13, 27, 28 angelenkt sind. Die Abtriebshebel 13, 27, 28 sind jeweils an den Lagerpunkten 29, 30, 31 ortsfest gelagert.

Die Zugstange 7 ist mittels einer Welle 19, die durch einen Kraftspeicher 32 antreibbar ist, in Richtung des Pfeiles 33 mit hoher Beschleunigung bewegbar. Dadurch werden die Anlenkpunkte 24, 25, 26 in Axialrichtung der Zugstange 7 bewegt und die Abtriebshebel 13, 27, 28 üben auf die Auslöse­ vorrichtungen 9, 10, 11 einen Druck in senkrechter Richtung nach oben aus. Hierdurch werden die Auslösestößel 15 (Fig. 3) der einzelnen Pole 1, 2, 3 synchron betätigt. Die Auslösestößel 15 (Fig. 3) betätigen ihrerseits je eine nicht dargestellte Verklinkungseinrichtung, die die Antriebseinrichtung 3, 4, 5 des jeweiligen Pols 1, 2, 3 freigibt, so daß die Unterbrechereinheiten der Pole 1, 2, 3 synchron betätigt werden. Durch die dargestellte Konstruktion läßt sich eine zeitliche Abweichung der Betätigung der einzelnen Auslösevorrichtungen 9, 10, 11 von weniger als 2 ms erreichen.

Es ist eine weitere Zugstange 8 vorgesehen, die beispiels­ weise zur Auslösung der Ausschaltbewegung dient, während die Zugstange 7 zur Auslösung der Einschaltbewegung vorgesehen ist.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß jeder der Pole 1, 2, 3 jeweils zwei Auslösevorrichtungen 9, 9a; 10, 10a; 11, 11 aufweist, von denen eine zur Auslösung des Einschaltvorgangs und eine zur Auslösung des Ausschaltvorgangs vorgesehen ist.

Fig. 3 zeigt in detaillierter Darstellung einen Antriebs­ hebel 13, der in einem Anlenkpunkt 24 an die Zugstange 7 angelenkt ist und dessen eines Ende in dem Lagerpunkt 29 ortsfest gelagert ist. Bei Bewegung der Zugstange in Zugrichtung 33 wird der Auslösestößel 15 nach oben gedrückt und hiermit eine Klinke des jeweiligen Polantriebs entklinkt. Eine solche Auslösevorrichtung ist an jedem der Pole 1, 2, 3 (Fig. 1) jeweils zweimal vorgesehen. Durch die Gestaltung des Abtriebshebels 13 kann der Zugweg der Zugstange 7 in einen durch den Pol 1, 2, 3 (Fig. 1) vorgegebenen Betätigungsweg des Auslösestößels 15 umgesetzt werden.

In der Fig. 4 ist detailliert dargestellt, wie eine Drehbewegung der Welle 19 über einen an dieser befestigten Auslösearm 20, 23 auf die Zugstangen 7, 8 übertragen wird.

Hierzu ist mit jeder der Zugstangen 7, 8 ein erster Hebelarm 16, 16a eines Hebels 17, 17a gelenkig verbunden. Der Hebel 17, 17a ist jeweils ortsfest in einem Lagerpunkt 34, 34a ge­ lagert. Jeder der Hebel 17, 17a weist außerdem einen zweiten Hebelarm 18, 18a auf, der jeweils gegenüber dem ersten Hebelarm 16, 16a begrenzt schwenkbar ist.

Dies ist dadurch verwirklicht, daß jeweils der erste Hebelarm 16, 16a mit einem Anschlagkörper 22, 22a fest verbunden ist. Der zweite Hebelarm 18 ist hierdurch entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 35 gegenüber dem ersten Hebelarm 16 frei schwenkbar. Im Uhrzeigersinn ist der zweite Hebelarm 18 gegenüber dem ersten Hebelarm 16 nicht frei schwenkbar, sondern er schlägt an den Anschlagkörper 22 an, so daß er in dieser Bewegungsrichtung den ersten Hebelarm 16 mitnimmt und hierdurch die Zugstange 7 in Richtung des Pfeils 36 bewegt.

Gleichzeitig ist der zweite Hebelarm 18a im Uhrzeigersinn gegenüber dem ersten Hebelarm 16a frei schwenkbar, jedoch nicht entgegen dem Uhrzeigersinn, denn bei Bewegung des zweiten Hebelarms 18a entgegen dem Uhrzeigersinn schlägt dieser an dem Anschlagkörper 22a an und nimmt den ersten He­ belarm 16a mit, wodurch die Zugstange 8 in Richtung des Pfeils 37 bewegt wird.

In der Ruhestellung werden die zweiten Hebelarme 18, 18a durch die Federelemente 21, 21a gegen die Anschlagkörper 22, 22a gezogen.

Die Zugstangen 7, 8 werden durch die elastischen Elemente 38, 39 in Ruhestellung gehalten, wenn sie nicht gerade betätigt werden.

Durch gleichzeitiges Wirken der elastischen Elemente 38, 39 und der Federelemente 22, 22a werden die ersten und die zweiten Hebelarme 16, 16a, 18, 18a und die Zugstangen 7, 8, wenn sie nicht betätigt werden, in einer Ruhestellung gehalten, die derart gestaltet ist, daß die zweiten Hebelarme 18, 18a im Betätigungsbereich der Auslösearme 20, 23 angeordnet sind.

Die beschriebene Vorrichtung funktioniert wie folgt:
Bei einer Drehung der Welle 19 im Uhrzeigersinn (vgl. Pfeil 40) wird der zweite Hebelarm 18 in Richtung des Pfeils 35 ausgeschwenkt, ohne daß er den entsprechenden ersten Hebelarm 16 betätigt. Die Zugstange 7 bleibt dabei in Ruhe. Gleichzeitig betätigt der Auslösearm 23 den zweiten Hebelarm 18a, der an den Anschlagkörper 22a anschlägt und den ersten Hebelarm 16a mitnimmt, wodurch die Zugstange 8 in Richtung des Pfeils 37 schlagartig bewegt wird und die entsprechenden Auslösevorrichtungen an den Polen 1, 2, 3 betätigt.

Die Auslösearme 20, 23 brauchen hierzu nur um etwa 60° geschwenkt zu werden. Danach kann die Welle 19 angehalten werden. Die Welle 19 kann dann in der dem Pfeil 40 entgegengesetzten Richtung gedreht werden, wobei der Auslösearm 20 den zweiten Hebelarm 18 in einer dem Pfeil 35 entgegengesetzten Richtung betätigt.

Der zweite Hebelarm 18 schlägt dabei an dem Anschlagkörper 22 an und nimmt dadurch den ersten Hebelarm 16 mit, so daß die Zugstange 7 in Richtung des Pfeils 36 schlagartig bewegt wird. Hierdurch wird den Polen 1, 2, 3 (Fig. 1) beispielsweise ein Signal zum Auslösen der Einschaltbewegung übermittelt, wenn vorher durch die Zugstange 8 ein Signal zum Auslösen einer Ausschaltbewegung übermittelt wurde.

Der zweite Hebelarm 18a kann bei dieser Bewegung frei gegenüber den ersten Hebelarm 16a geschwenkt werden, bis daß der Auslösearm 23 sich soweit bewegt hat, daß er über den zweiten Hebelarm 18a weggeglitten ist und der zweite Hebelarm 18a durch das Federelement 21a in die Ruhestellung zurücküberführt wird. Um ein leichtes Weggleiten des jeweiligen Auslösearms 20, 23 über den jeweiligen zweiten Hebelarm 18, 18a zu ermöglichen, können an den Auslösearmen 20, 23 Ablaufrollen in dem entsprechenden Bereich vorgesehen sein.

Die elastischen Elemente 38, 39 werden bei der beschriebenen Konstruktion durch die entsprechenden, von den Antriebsein­ richtungen 4, 4, 6 der Pole 1, 2, 3 (Fig. 1) auf die Abtriebshebel 13, 27, 28 (Fig. 1) wirkenden Mechanismen gebildet.

Die Welle 19 kann beispielsweise durch einen Kraftspeicher 32 (Fig. 1) betätigt werden, der baugleich mit den Antriebseinrichtungen 4, 5, 6 (Fig. 1) ausgebildet sein kann. Es ist dann an dem Kraftspeicher 32 (Fig. 1) ebenso wie bei einem einzelnen Pol 1, 2, 3 (Fig. 1) eine Einschalt- und eine Ausschaltvorrichtung vorgesehen, wobei bei Betätigung der Einschaltvorrichtung über die entsprechende Zugstange 7 jeweils die Einschaltvorrichtungen der Pole 1, 2, 3 (Fig. 1) betätigbar sind und wobei durch Betätigung der Ausschaltvorrichtung des Kraftspeichers 32 (Fig. 1) entsprechend die Ausschaltvorrichtungen der Pole 1, 2, 3 (Fig. 1) betätigbar sind. Es ist daher durch die Erfindung eine einfach bedienbare Vorrichtung geschaffen, die bei geringem konstruktivem Aufwand ein gut synchronisiertes Schalten der Einzelpole gewährleistet.

Claims (8)

1. Mehrpoliger, insbesondere dreipoliger elektrischer Lei­ stungsschalter, bei dem jeder Pol (1, 2, 3) eine Antriebsein­ richtung (4, 5, 6) zum Ein- und Ausschalten aufweist, mit ei­ ner antreibbaren Stange (7, 8) zur gleichzeitigen Betätigung mechanischer Auslösevorrichtungen (9, 9a, 10, 10a, 11, 11a) an den Antriebseinrichtungen (4, 5, 6) zweier oder mehrerer Pole (1, 2, 3), dadurch gekennzeichnet, daß die antreibbare Stange durch zwei voneinander unabhängig in axialer Richtung betätigbaren Zugstangen (7, 8) realisiert ist, von denen die erste die Auslösung der Einschaltung und die zweite die Auslösung der Ausschaltung der Pole (1, 2, 3) bewirkt.

2. Mehrpoliger Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jede der Zugstangen (7, 8) jeweils ein erster Hebelarm (16, 16a) je eines zweiarmigen, ortsfest gelagerten Hebels (17, 17a) angelenkt ist, dessen zweiter Hebelarm (18, 18a) aus seiner Ruhestellung durch einen an einer antreibbaren ortsfesten Welle (19) befestigten Auslösearm (20, 23) aus­ lenkbar ist.

3. Mehrpoliger Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zugstangen (7, 8) im Bereich jedes Pols (1, 2, 3) ein erster Arm (12) eines zweiarmigen Abtriebshebels (13) an­ gelenkt ist, dessen zweiter Arm (14) einen senkrecht zur Be­ wegungsrichtung der Zugstange (7, 8) beweglichen Auslösestö­ ßel (15) des jeweiligen Pols (1, 2, 3) betätigt.

4. Mehrpoliger Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem der Hebel (17, 17a) der erste und der zweite He­ belarm (16, 16a, 18, 18a) gegeneinander begrenzt schwenkbar aus­ gebildet sind, derart, daß bei Auslenkung des jeweils zweiten Hebelarms (18, 18a) über die Grenze der freien Schwenkbarkeit hinaus der jeweilige erste Hebelarm (16, 16a) mitgenommen wird.

5. Mehrpoliger Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils zweite Hebelarm (18, 18a) in Ruhestellung durch ein Federelement (21) gegenüber dem jeweils ersten He­ belarm (16, 16a) bis zur Grenze der freien Schwenkbarkeit aus­ geschwenkt ist.

6. Mehrpoliger Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem ersten Hebelarm (16, 16a) ein Anschlagkörper (22, 22a) fest verbunden ist, der die Schwenkbarkeit des je­ weiligen zweiten Hebelarms (18, 18a) gegenüber dem jeweiligen ersten Hebelarm (16, 16a) begrenzt.

7. Mehrpoliger Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelarme (16, 16a; 18, 18a) und die Anschlagkörper (22, 22a) derart angeordnet sind, daß beim Schwenken des Aus­ lösearms (20, 23) in jedem Drehsinn der Welle (19) jeweils nur einer der zweiten Hebelarme (18, 18a) den ihm zugeordne­ ten ersten Hebelarm (16, 16a) mitnimmt.

8. Mehrpoliger Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Auslösearme (20, 23) vorgesehen sind, die an der Welle (19) derart befestigt sind, daß bei einer Drehung der Welle (19) um einen festen Winkel jeder der beiden zweiten Hebelarme (18, 18a) durch einen der beiden Auslösearme (20, 23) betätigt wird.