DE4422302C1 - Leistungsschalter mit einem Anzeigeorgan für den Zustand eines Energiespeichers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung für Schaltkontakte, einem Energiespeicher zur Bereitstellung von Antriebsenergie zum Schließen und Öffnen der Schaltkontakte und mit einer eine drehbare Spannwelle aufweisenden Spannvorrichtung für den Energiespeicher sowie mit einem Anzeigeorgan für den Zustand des Energiespeichers.

Ein Leistungsschalter dieser Art ist durch die US-A-4 301 342 bekannt geworden. Für die Spannvorrichtung solcher Leistungs­ schalter sind unterschiedliche Bauformen bekannt, die davon abhängen, wie groß die zum Schalten benötigte Speicherenergie ist. Während es demnach bei einer verhältnismäßig kleinen Speicherenergie möglich ist, den Energiespeicher in sehr kurzer Zeit zu spannen, benötigen große Energiespeicher eine längere Zeit, und zwar sowohl beim Spannen durch einen Motorantrieb als auch beim Spannen von Hand. Dies bringt es mit sich, daß die Anzeigevorrichtung für den Zustand des Energiespeichers entsprechend langsam betätigt wird. Hier­ durch kann bei dem Bedienenden ein Irrtum über den tat­ sächlichen Zustand des Energiespeichers hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Aufgabe zugrunde, eine eindeutige Änderung der Stellung der Anzeige­ vorrichtung zu bewirken, wenn der Energiespeicher vollständig gespannt ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

• - auf der Spannwelle ist unter Einfügung einer Totgang­ kupplung ein Kurbelarm mit einem Druckfinger angeordnet,
• - zwischen dem Kurbelarm und einem ortsfesten Widerlager ist eine Feder mit solcher Wirkungsrichtung angeordnet, daß die Überschreitung der Totpunktstellung des Kurbelarmes der vollständigen Spannung des Energiespeichers entspricht, und
• - relativ zu der Spannwelle ist ein mit einer Rampenfläche versehener Anzeigeschieber derart verschiebbar geführt, daß die Rampenfläche durch den Druckfinger beaufschlagbar ist, wenn der Druckfinger unter der Wirkung der Feder aufgrund des toten Ganges der Totgangkupplung eine Drehung in Richtung der Rampenfläche ausführt

Die Anwendung einer über den Totpunkt bewegten Feder hat den Vorteil, daß eine sprungartige Betätigung des Anzeigeorgans durch wenige und zwangsläufig wirkende Teile bewirkt werden kann. Auch wird das sprungartige Verhalten nicht durch Abnutzung oder Alterung beeinträchtigt.

Die im Rahmen der Anzeigevorrichtung vorgesehene Totgang­ kupplung kann ein starr mit der Spannwelle zu verbindendes Innenteil und ein das Innenteil umschließendes Nabenteil aufweisen, wobei das Nabenteil den Kurbelarm mit dem Druckfinger sowie einen ein Widerlager der Feder bildenden Zapfen trägt und radiale Anschlagflächen für Mitnehmerflächen des Innenteiles besitzt. Aufgrund der einfachen Gestaltung sind das Innenteil und das Nabenteil als Formteile aus Kunststoff herstellbar.

Im Betrieb des Leistungsschalters können Pendelungen der Spannwelle der Spannvorrichtung auftreten, wenn der Energiespeicher freigegeben wird. Eine hiervon ausgehende unerwünschte Beanspruchung der Anzeigevorrichtung kann dadurch vermieden werden, daß der Druckfinger und die Rampenfläche mit Hinterschneidungen versehen sind, derart, daß nach dem Abgleiten des Druckfingers von der Rampenfläche beim Drehen des Nabenteiles eine begrenzte relative Rückwärtsdrehung des Nabenteiles zulässig ist.

Der tote Gang der Totgangkupplung kann derart bemessen sein, daß die sprungartige Drehung des Druckfingers nach dem Überschreiten der Totpunktstellung auf einen zum Betätigen des Anzeigeschiebers erforderlichen Drehwinkel begrenzt ist und daß der Anzeigeschieber durch eine beim Entladen des Energiespeichers erfolgende geringe Weiterdrehung der Spannwelle und des Druckfingers freigebbar ist. Auf diese Weise kann auch der Übergang von der Anzeige "gespannt" zur Anzeige "entspannt" sprungartig und damit für den Bedienenden eindeutig erfolgen. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn der Anzeigeschieber durch eine Rückstellfeder in Richtung auf die Spannwelle vorgespannt ist. Eine solche Rückstellfeder kann entweder direkt an dem Anzeigeschieber oder an dem durch den Anzeigeschieber betätigten Anzeigeorgan angebracht sein.

Die Anzeigevorrichtung ist in einem Leistungsschalter raum­ sparend in der Weise unterzubringen, daß der Anzeigeschieber an einer Seitenwand eines die Spannvorrichtung aufnehmenden Tragwerkes geführt und mittels einer Betätigungsstange mit dem Anzeigeorgan gekuppelt ist.

Eine vorteilhafte Möglichkeit für die Führung des Anzeige­ schiebers kann darin bestehen, daß die Seitenwand einen mit seiner Längsrichtung auf die Bewegung des Anzeigeschiebers ausgerichteten Führungsschlitz und der Anzeigeschieber einen zum Eingreifen in den Führungsschlitz vorgesehenen Führungs­ steg besitzt, der mit einem zum Durchgreifen einer Er­ weiterung des Führungsschlitzes vorgesehenen Querstück versehen ist und daß der Abstand der Erweiterung von der Spannwelle geringer als der Abstand des Querstückes von der Spannwelle ist, wenn sich der Anzeigeschieber in seiner dem entspannten Zustand des Energiespeichers entsprechenden Ruhestellung befindet. Hierdurch wird erreicht, daß sich der Anzeigeschieber nur dann an der Seitenwand anbringen oder von dieser abnehmen läßt, wenn sich das zu der Totgangkupplung gehörende Innenteil und das Nabenteil nicht auf der Spann­ welle befinden. Die Befestigung dieser Teile auf der Spann­ welle sichert damit zugleich den Anzeigeschieber gegen Abnehmen von der Seitenwand.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen in schematischen Dar­ stellungen den Aufbau und die Wirkungsweise einer Anzeige­ vorrichtung für den Zustand eines Energiespeichers, wobei die Fig. 1 den Ausgangszustand mit entspanntem Federspeicher, die Fig. 2 eine Zwischenstellung mit teilweise gespanntem Federspeicher und die Fig. 3 den vollständig gespannten Zustand des Federspeichers zeigt. In der Fig. 4 ist ein Anzeigeorgan im betätigten Zustand gezeigt. Die Fig. 5 zeigt einen nur momentan bestehenden Zustand vor der Rückkehr in den Ausgangszustand gemäß der Fig. 1.

Die Fig. 6 zeigt ein Innenteil einer Totgangkupplung.

In der Fig. 7 ist ein mit dem Innenteil gemäß der Fig. 6 zusammenwirkendes Nabenteil gezeigt, wobei das Nabenteil und das Innenteil gemeinsam die Totgangkupplung bilden.

Die Fig. 8 zeigt einen Anzeigeschieber in einer Seitenan­ sicht in Verbindung mit einer geschnitten gezeigten Seiten­ wand eines Tragwerkes.

In der Fig. 9 sind zusammenwirkende Führungsteile des Anzeigeschiebers gemäß der Fig. 7 und der Seitenwand des Tragwerkes dargestellt.

In den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 sind übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Spannwelle 1 ist Bestandteil einer Spannvorrichtung für einen als Druckfeder ausgebildeten Energiespeicher 2, wobei eine zwischen der Spannwelle 1 und dem Energiespeicher 2 angeordnete Spannvorrichtung 3 zur Vereinfachung der Darstellung nur schematisch gezeigt ist. Beispielsweise kann die Spannvorrichtung 3 eine auf der Spannwelle 1 sitzende Kurvenscheibe und ein Kniehebelgetriebe umfassen, das mittels einer im Kniegelenk sitzenden Rolle durch den Umfang der Kurvenscheibe beaufschlagt wird. Auf der Spannwelle 1 befindet sich eine Totgangkupplung 4, die durch ein auf der Spannwelle 1 sitzendes Innenteil 5 und ein konzentrisch dazu angeordnetes Nabenteil 6 gebildet ist. Einzelheiten der Totgangkupplung 4 werden später anhand der Fig. 6 und 7 erläutert.

Das Nabenteil 6 trägt einen Kurbelarm 7, der in einen Druck­ finger 10 ausläuft. Mit dem Kurbelarm 7 ist das eine Ende einer Zugfeder 11 verbunden, deren anderes Ende an einem ortsfesten Widerlager 12 abgestützt ist. Ein Anzeigeschieber 13 ist relativ zu der Spannwelle 1 verschiebbar geführt und ist durch eine Rückstellfeder 14 in Richtung auf die Spann­ welle 1 vorgespannt. Mit dem Anzeigeschieber 13 ist in ge­ eigneter Weise ein Anzeigeorgan 15 verbunden, das dem Benutzer Symbole für den Zustand des Energiespeichers 2 darbietet.

Durch den Energiespeicher 2 sind Schaltkontakte 16 betätig­ bar, wobei im Zuge der Kraftübertragung ein Schaltschloß 17 angeordnet ist. In dem Zustand gemäß der Fig. 1 ist der Energiespeicher 2 entspannt. Die Schaltkontakte 16 sind geöffnet und das Anzeigeorgan 15 zeigt ein Symbol 18 für den entspannten Energiespeicher. Alle vorstehend erwähnten Elemente sind Bestandteil eines Leistungsschalters, bei­ spielsweise eines Niederspannungs-Leistungsschalters für einen Nennstrom von 1000 A.

In der Fig. 2 ist die Spannwelle 1 gegenüber der Stellung gemäß der Fig. 1 im Uhrzeigersinn soweit gedreht, daß sowohl die Feder 11 als auch der Energiespeicher 2 teilweise ge­ spannt sind. Die Stellung des Anzeigeschiebers 13 und des Anzeigeorgans 15 sind dagegen unverändert.

Die Fig. 3 zeigt eine Stellung der Spannwelle 1, die gegen­ über der Fig. 2 im Uhrzeigersinn um 90° gedreht ist, so daß nun gegenüber der Ausgangsstellung gemäß der Fig. 1 der Energiespeicher 2 nahezu vollständig gespannt ist. Dies ist wiederum durch die Darstellung des Energiespeichers 2 in der Fig. 3 verdeutlicht. Ferner ist die Feder 11, die an dem Kurbelarm 7 angreift, vollständig gespannt, da sich das aus der Feder 11, dem Kurbelarm 7 und dessen Lagerung auf der Spannwelle 1 bestehende mechanische System in seiner Tot­ punktlage befindet. Eine sehr geringe Weiterdrehung des Kurbelarmes 7 im Uhrzeigersinn bis zur vollständigen Spannung des Energiespeichers 2 genügt demnach, um den Kurbelarm 7 mit dem Druckfinger 10 aus der Stellung gemäß der Fig. 3 in der Richtung des Pfeiles 19 sprungartig in die Stellung gemäß der Fig. 4 weiterzudrehen. Dies ist aufgrund der Totgangkupplung 4 zwischen dem Innenteil 5 und dem Nabenteil 6 unter dem Einfluß der Feder 11 bei unveränderter Stellung der Spann­ welle 1 möglich. Im Verlaufe der erwähnten sprungartigen Weiterdrehung gelangt der Druckfinger 10 in Eingriff mit einer an dem Anzeigeschieber 13 befindlichen Rampenfläche 20. Der Anzeigeschieber 13 wird hierdurch entgegen der Kraft der Rückstellfeder 14 nach unten verschoben, wobei das An­ zeigeorgan 15 gleichfalls sprungartig betätigt wird. Es erscheint nun ein in der Fig. 4 gezeigtes Symbol 21, das den gespannten Zustand des Energiespeichers 2 darstellt. Der tote Gang der Totgangkupplung 4 ist nun vollständig durchlaufen.

In dem Zustand gemäß der Fig. 4 befindet sich der Druck­ finger 10 in einer stabilen Stellung, die durch die Be­ grenzung des Drehwinkels relativ zu der Spannwelle 1 aufgrund der Totgangkupplung 4 bestimmt ist. Jedoch steht der Kurbelarm 7 mit dem Druckfinger 10 weiterhin unter der Wirkung der Feder 11. Der weitere Bewegungsablauf ist in der Fig. 5 veranschaulicht. Diese zeigt, daß der Leistungs­ schalter eingeschaltet wurde. Demgemäß sind die Schaltkon­ takte 16 geschlossen, und der Energiespeicher 2 ist ent­ spannt. Dieser Vorgang bewirkt eine Weiterdrehung der Spannwelle 1 und damit der Totgangkupplung 4 um einen solchen Drehwinkel, daß der Druckfinger 10 unter dem Einfluß der Feder 11 von dem Rampenfläche 20 abgeleitet und damit der Anzeigeschieber 13 wieder freigegeben wird. Der in der Fig. 5 gezeigte Zustand, daß der Energiespeicher 2 entspannt ist und zugleich das Symbol 21 für den gespannten Energiespeicher dargeboten wird, besteht daher nur momentan, weil der An­ zeigeschieber 13 durch die Rückstellfeder 14 sofort in die Ausgangsstellung gemäß der Fig. 1 zurückgeführt wird. Dies geschieht somit ebenfalls sprungartig. Der Benutzer des Leistungsschalters erhält daher eine stets eindeutige Information über den Zustand des Energiespeichers 2.

Sollte nach der Rückkehr des Anzeigeschiebers 13 in die Stellung gemäß der Fig. 1 eine Pendelbewegung oder eine teilweise Rückwärtsdrehung des Druckfingers 10 auftreten, so ist diese aufgrund einer hinterschnittenen Ausbildung der Rampenfläche 20 und des Druckfingers 10 ohne Schaden für die zusammenwirkenden Elemente möglich.

Zu Beginn des Spannvorganges des Energiespeichers 2 ausgehend von der Stellung der Teile gemäß der Fig. 1 folgt zunächst der Kurbelarm 7 der Spannwelle 1, bis die relativ entspannte Totpunktlage der Feder 11 bezüglich des Kurbelarmes 7 erreicht ist. Anschließend wird der tote Gang von etwa 90° durchlaufen, bis der Kurbelarm 7 wieder von dem Innenteil 5 mitgenommen und die Stellung gemäß der Fig. 2 erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel für die Komponenten der Totgang­ kupplung 4 wird im folgenden anhand der Fig. 6 und 7 beschrieben. Zu der Totgangkupplung gehört ein auf der Spannwelle 1 sitzendes Innenteil 25 (Fig. 6), das mit einer Kupplungsnase 26 in eine entsprechende Nut der Spannwelle 1 eingreift, um eine drehschlüssige Kupplung zu bewirken. Die Kupplungsnase 26 sowie zwei radiale Mitnehmerflächen 27 sind Bestandteil eines von einem Ringkörper 30 axial abragenden Kupplungsbockes 31.

Das in der Fig. 7 gezeigte Nabenteil 32 besitzt eine dem Durchmesser des Ringkörpers 30 angepaßte Bohrung 33, die durch eine axiale Anschlagfläche 34 für das Innenteil 25 sowie einen weiteren, radial vorspringenden Teil begrenzt ist, der radiale Anschlagflächen 35 aufweist.

Wie bei einem Vergleich der Fig. 6 und 7 zu erkennen ist, liegen die radialen Anschlagflächen 35 des Nabenteiles 32 um einen größeren Winkel auseinander, als die radialen Mit­ nehmerflächen 27 des Innenteiles 25. Daher sind das Innenteil 25 und das Nabenteil 32 um einen Winkel von etwa 90° relativ zueinander drehbar. Dies bildet die Totgangkupplung 4 (Fig. 1 bis 5), welche die sprungartige Betätigung des Anzeigeschiebers 13 in der Fig. 4 bei unveränderter Stellung der Spannwelle 1 gestattet.

Das Nabenteil 32 ist ferner mit einem Kurbelarm 36 versehen, der in einen abgerundet ausgebildeten Druckfinger 37 aus­ läuft. Seitlich trägt der Kurbelarm 36 einen Zapfen 38 zum Einhängen der Feder 11.

Ein Ausführungsbeispiel für die Anbringung eines Anzeige­ schiebers zeigen die Fig. 8 und 9. In der Fig. 8 ist eine Seitenwand 40 gezeigt, die zu einem Tragwerk einer Antriebs­ vorrichtung eines Niederspannungs-Leistungsschalters gehört. Der Anzeigeschieber 41 ist an der Seitenwand 40 eben auf­ liegend geführt, und zwar mittels eines von dem Anzeige­ schieber 41 abragenden Führungssteges 42, der in einen entsprechenden Führungsschlitz 43 (Fig. 9) der Seitenwand 40 eingreift. An dem unteren Ende ist der Führungssteg 42 mit einem Querstück 44 versehen, das nach dem Einführen durch eine entsprechende Erweiterung 45 des Führungsschlitzes 43 in der Seitenwand 40 die Halterung des Anzeigeschiebers 41 an der Seitenwand 40 bewirkt. Dadurch, daß die Erweiterung 45 oberhalb der höchsten Stellung angeordnet ist, die das Querstück 44 während des beschriebenen Bewegungsablaufes einnehmen kann, ist der Anzeigeschieber 41 gegen eine Lösung von der Seitenwand 40 gesichert. Durch geeignete Bemessung des Abstandes zwischen der Erweiterung 45 und der Ruhelage des Querstückes 44 ist dafür gesorgt, daß sich der Anzeige­ schieber 41 an der Seitenwand 40 nur vor der Montage des Innenteiles 25 und des Nabenteiles 32 auf der Spannwelle 1, (Fig. 1 bis 5) anbringen bzw. abnehmen läßt.

In der Regel wird es nicht möglich sein, das in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Anzeigeorgan 15 dort unterzubringen, wo sich der Anzeigeschieber 13 bzw. 41 befindet. Es bereitet jedoch keine Schwierigkeiten, die Bewegung des Anzeigeschiebers 13 bzw. 41 in geeigneter Weise auf das Anzeigeorgan zu über­ tragen. Hierzu ist als Beispiel in der Fig. 8 am unteren Ende des Anzeigeschiebers 41 eine Öse 46 gezeigt, die zum Einhängen einer abgebrochen dargestellten Betätigungsstange 47 dient. Mittels der Betätigungsstange 47 wird die Bewegung des Anzeigeschiebers 41 auf das an einer geeigneten Stelle am Bedienungspult des Leistungsschalters angebrachte Anzeige­ organ 50 übertragen, das um ein Drehlager 51 schwenkbar ist. Eine dort untergebrachte Biegefeder 52 wirkt auf das An­ zeigeorgan 50 so, daß der Anzeigeschieber 41 nach oben, d. h. in Richtung auf die in der Fig. 8 nicht gezeigte Spannwelle, vorgespannt ist.

Claims (7)

1. Elektrischer Leistungsschalter mit einer Antriebs­ vorrichtung für Schaltkontakte (16), einem Energiespeicher (2) zur Bereitstellung von Antriebsenergie zum Schließen und Öffnen der Schaltkontakte (16) und mit einer eine drehbare Spannwelle (1) aufweisenden Spannvorrichtung (3) für den Energiespeicher (2) sowie mit einem Anzeigeorgan (15) für den Zustand des Energiespeichers (2), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - auf der Spannwelle (1) ist unter Einfügung einer Totgang­ kupplung (4) ein Kurbelarm (7; 36) mit einem Druckfinger (10; 37) angeordnet,
• - zwischen dem Kurbelarm (7; 36) und einem ortsfesten Widerlager (12) ist eine Feder (11) mit solcher Wirkungs­ richtung angeordnet, daß die Überschreitung der Totpunkt­ stellung des Kurbelarmes (7; 36) der vollständigen Spannung des Energiespeichers (2) entspricht,
• - relativ zu der Spannwelle (1) ist ein mit einer Rampenfläche (20) versehener Anzeigeschieber (13; 41) derart verschiebbar geführt, daß die Rampenfläche (20) durch den Druckfinger (10; 37) beaufschlagbar ist, wenn der Druckfinger (10) unter der Wirkung der Feder (11) aufgrund des toten Ganges der Totgangkupplung (4) eine Drehung in Richtung (17) der Rampenfläche ausführt.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Totgangkupplung (4) ein starr mit der Spannwelle (1) zu verbindendes Innenteil (5; 25) und ein das Innenteil (5; 25) umschließendes Nabenteil (6; 32) aufweist, wobei das Nabenteil (6; 32) den Kurbelarm (7; 36), den Druckfinger (10; 37) sowie einen ein Widerlager der Feder (11) bildenden Zapfen (37) trägt und radiale Anschlagflächen (35) für Mitnehmerflächen (27) des Innenteiles (5; 25) besitzt.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfinger (10; 37) und die Rampenfläche (20) mit Hinter­ schneidungen versehen sind, derart, daß nach dem Abgleiten des Druckfingers (10; 37) von der Rampenfläche (20) beim Drehen des Nabenteiles (6; 32) eine begrenzte relative Rückwärtsdrehung des Nabenteiles (6; 32) zulässig ist.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Bemessung des toten Ganges der Totgangkupplung (4) derart, daß die sprung­ artige Drehung des Druckfingers (10; 37) nach dem Überschrei­ ten der Totpunktstellung auf einen zum Betätigen des Anzeige­ schiebers (13; 41) erforderlichen Drehwinkel begrenzt ist und daß der Anzeigeschieber (13; 41) durch eine beim Entladen des Energiespeichers (2) erfolgende geringe Weiterdrehung der Spannwelle (1) und des Druckfingers (10; 37) freigebbar ist.

5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeschieber (13, 41) durch eine Rückstellfeder (14; 50) in Richtung auf die Spannwelle (1) vorgespannt ist.

6. Leistungsschalter nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeschieber (41) an einer Seitenwand (40) eines die Spannvorrichtung (3) aufnehmenden Tragwerkes geführt und mittels einer Betätigungsstange (47) mit dem Anzeigeorgan (50) gekuppelt ist.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (40) einen mit seiner Längsrichtung auf die Bewegung des Anzeigeschiebers (41) ausgerichteten Führungs­ schlitz (43) und der Anzeigeschieber (41) einen zum Ein­ greifen in den Führungsschlitz (43) vorgesehenen Führungssteg (42) besitzt, der mit einem zum Durchgreifen einer Er­ weiterung (45) des Führungsschlitzes (43) vorgesehenen Querstück (44) versehen ist und daß der Abstand der Er­ weiterung (45) von der Spannwelle (1) geringer als der Abstand des Querstückes (44) von der Spannwelle ist, wenn sich der Anzeigeschieber (41) in seiner dem entspannten Zustand des Energiespeichers (2) entsprechenden Ruhestellung befindet.