DE594227C - Antriebsvorrichtung fuer elektrische Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schalter, bei denen es erforderlich ist, die Kontakte beim öffnen des Schalters mit großer Geschwindigkeit zu trennen, also insbesondere Hochspannungsschalter, beispielsweise Ölschalter. Derartige Schalter werden durch einen sich entladenden Kraftspeicher, der an ein Antriebsgestänge angreift, in die Ausschartstellung gebracht. Im allgemeinen ist bei Schaltern dieser Art der Kraftspeicher unmittelbar mit dem Antriebsgestänge verbunden. Damit der Schalter in die endgültige Ausschaltstellung gelangen kann, muß bei dieser Anordnung der Kraftspeicher derart ausgebildet sein, daß er während der ganzen Ausschaltbewegung Energie an das Antriebsgestänge abgibt, andernfalls würde er, da er unmittelbar mit dem Gestänge verbunden ist, auf dieses bremsend wirken, und der Schalter würde die endgültige Ausschaltstellung nicht erreichen. Das Schaltgestänge besitzt demnach auch nach dem Trennen der Kontakte noch eine erhebliche Geschwindigkeit, und infolgedessen wird beim Erreichen der Endstellung ein starker Stoß auf die Schalterteile aus-• geübt, so daß die Gefahr besteht, daß diese beschädigt werden.

Von der Überlegung ausgehend, daß zur ordnungsgemäßen Unterbrechung des Stromkreises nur erforderlich ist, daß das Antriebsgestänge im Augenblick der Kontakttrennung mit großer Geschwindigkeit bewegt werden muß, daß aber nach 'der Trennung der Kontakte die Geschwindigkeit des Antriebsgestänges stark herabgesetzt werden kann, ist nun bereits vorgeschlagen worden, den Ausschaltkraftspeicher nur im Anfang der Ausschaltbewegung zur Überwindung der Kontaktreibung und zur Massenbeschleunigung kraftschlüssig auf die beweglichen Teile wirken zu lassen. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Ausschaltfeder beim Einschalten des Schalters über den letzten Teil des Schaltweges, also über denselben Teil des Schaltweges, über den beim Ausschalten die Entladung stattfindet, gespannt. Um die Energie, die am Ende der Einschaltbewegung in dem Kraftspeicher aufgespeichert sein muß, aufzubringen, muß also durch den Einschaltmechanismus mit Rücksicht auf den kurzen zur Verfügung stehenden Weg eine große Kraft ausgeübt werden, was um so ungünstiger ist, als auf diesem Wege, dem Endteil des Einschaltweges, von der Einschaltkraft auch

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noch die Kontaktreibung überwunden werden muß. Die Folge hiervon ist, daß der das Einschalten bewirkende Antrieb des Schalters verhältnismäßig groß bemessen sein muß. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, bei einem Schalter, dessen Ausschaltkraftspeicher nur im Anfang der Ausschaltbewegung kraftschlüssig auf die beweglichen Schalterteile einwirkt und während des Einschaltvorganges durch den das Einschalten bewirkenden Antrieb gespannt wird, eine günstigere Beanspruchung und damit eine kleinere Bemessung des Antriebes zu ermöglichen; dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Antrieb beim Einschalten derart auf den Ausschaltkraftspeicher einwirkt, daß das Spannen des Ausschaltkraftspeichers sofort beim Beginn der Einschaltbewegung einsetzt und während des ganzen Einschaltweges erfolgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt den Schalterantrieb in der Ausschaltstellung,
Abb. 2 in der Einschaltstellung,

Abb. 3 kurz nach der Auslösung im Anfang der Ausschaltbewegung.

Zur Bewegung der Schaltstange 1 in die Einschaltstellung sind die beiden Elektro-.30 motoren 2 und 3 vorgesehen, welche über Zentrifugalhebelanordnungen mit den Hebeln 4 und 5 gekuppelt sind. Die Hebel 4 und 5 sind an ihren linken Enden durch eine Stange 6 miteinander verbunden, um eine gleichmäßige Bewegung der Antriebsvorrichtungen zu erhalten, wenn die Motoren 2 und 3 erregt sind. Zur Bewegung der Schaltstange 1 in die Ausschaltstellung ist ein Kraftspeicher vorgesehen, der aus einer Druckfeder 7 besteht, welche mit ihrem einen Ende gegen, ein festes Auflager 8 urid mit ihrem freien Ende gegen den Teil 9 anliegt und die mit einer Führungsstange 10 versehen ist, die sich durch die Feder und frei durch das feste Auflager 8 erstreckt.

Die Schaltstange und der Kraftspeicher sind mit den Antriebsvorrichtungen durch eine Knickhebelanordnung 13 bis 15 und einem Paar Kurbeln 11 und 12 verbunden, welche bei 11' und 12' an der Schaltstange 1 und dem Teil 9 des Kraftspeichers angelenkt sind. ■ Die Knickhebelanordnung, welche aus einem Doppelkniehebel 13, 14, 15 besteht, ist mit einer Rolle 16 versehen, welche mittels eines Stiftes an der Kurbel 12 befestigt ist und gegen eine Seitenfläche der Kurbel 11 anliegt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, befindet sich der Drehpunkt der Kurbel 12 in einem größeren Abstand von der Rolle 16, welche den Angriffspunkt für die Kraft darstellt, als der Drehpunkt der Kurbel 11, so daß das auf die Kurbel 12 ausgeübte Drehmoment größer ist als das an der Kurbel 11 angreifende. Wegen des verschieden großen Abstandes der Drehpunkte von der Rolle 16 ist es erforderlich, daß diese sich relativ zu ' der Kurbel 11 bewegen kann, und zu diesem Zweck ist die Kurbel 11 mit einer Kurvenbahn 17 versehen, längs der die Rolle gleiten kann, während sie die mit ihr fest verbundene Kurbel 12 bewegt. Die Einschaltgeschwindigkeit des Schalters ist von der Form der Kurvenbahn 17 abhängig, und man kann die Einschaltgeschwindigkeit durch verschiedene Form der Kurvenbahn bestimmen.

Durch eine beweglich gelagerte Führungsstange 19 und durch ein mit dem Mittelpunkt des Kniehebels 13, 14 und der weiter unten beschriebenen Auslösevorrichtung verbundenes Gestänge wird die Knickhebelanordnung in einer Stellung festgehalten, in der sie von den Antriebsvorrichtungen ausgeübte Kräfte über die Kurbeln übertragen kann. Das am Mittelpunkt des Kniehebels 13, 14 angreifende Gestänge besteht aus einem zentral gelagerten Hebel 20, der mit seinem einen Ende über die Stange 21 mit dem Kniehebel 13,14 und mit seinem anderen Ende durch eine Stange 22 mit einem drehbar gelagerten Arm 23 verbunden ist. Der Arm 23 trägt an seinem freien Ende eine Rolle 24, gegen die sich der Anker 25 des Auslöserelais 26 legt und den Arm in der dargestellten Stellung hält, solange das Relais 26 nicht erregt ist. Die Stange 22 ist an einem zwischen der Rolle 24 und dem festen Drehpunkt 23' liegenden Punkt mit dem Arm 23 verbunden, wodurch erreicht wird, daß nicht nur eine kleine Auslösekraft genügt, um den Anker 25 außer Eingriff mit der Rolle 24 zu bringen, sondern auch ein schneller Zusammenfall der die Knickhebelanordnung in der dargestellten Stellung haltenden Teile erfolgt. Um die Betätigungseinrichtungen in der Einschaltstellung zu halten, wenn die Knickhebelanordnung 13 bis 15 in ihrer zur Kraftübertragung geeigneten Stellung gehalten wird, ist eine drehbar gelagerte Klinke 27 vorgesehen, welche einen gegabelten Teil 28 besitzt, dessen unterer Arm an einem Stift 29 auf dem Hebel 4 entlang gleiten kann und sich fest gegen diesen Stift anlegt, wenn der Hebel 4 in die in Abb. 2 dargestellte Einschaltstellung gebracht worden ist. In ihrer Bewegung im Uhrzeigersinn ist die Klinke 27 durch den Anschlag 30 begrenzt, der so angeordnet ist, daß der Dr,uck des Stiftes 29 gegen den unteren Arm der Klinke diese fest gegen den Anschlag andrückt. Der obere Arm der Gabel liegt in dem Weg eines den Drehpunkt für den Kniehebel 13, 14 bildenden hervorstehenden Stiftes 31 und beim Zusammenfallen des Kniehebels 13,14 bei der Betätigung

def Auslösevorrichtung dreht sich der Teil 13 ' des Kniehebels zusammen mit dem Stift 31 entgegen dem Uhrzeigersinn, worauf der obere Arm der Gabel von dem Stift mitgenommen und ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird und hierdurch außer Eingriff mit dem Stift 29 der Betätigungseinrichtung kommt. Vorausgesetzt, daß die Motoren 2 Und 3 aberregt sind, kann die Betätigungseinrichtung durch geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Feder 32, in die in Abb. 1 dargestellte Ruhestellung zurückgebracht werden. Um den bei der Auslösung der kräftigen Feder 7 auftretenden Schlag zu dämpfen, ist die Feder 40 vorgesehen, welche zwischen dem festen Auflager 8 und der von den Führungsstangen 42 getragenen beweglichen Brücke 41 angeordnet -ist. Bei der Ausschaltbewegung der Stange 10 wird die Feder 40 zusammenao gedrückt und hierdurch der Schlag gedämpft. ' Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie ■· folgt: Um den Schalter aus der in Abb. 1 dargestellten Ausschaltstellung in die Einschaltstellung zu bringen, werden die beiden Motoren 2 und 3 gleichzeitig erregt. In der in Abb. ι dargestellten Ruhestellung der Betätigungseinrichtungen ist der Kniehebel 13, 14 gestreckt und der Arm 23 so weit nach rechts gedreht, daß der Anker 25 gegen die Rolle 24 liegt. In dieser Stellung wirkt die Knickhebelanordnung wie eine verhältnismäßig starre Einheit, welche zur Kraftübertragung von den Betätigungseinrichtungen auf die Schaltstange verwendet werden kann. Wenn die Motoren auf Touren gekommen sind, werden, wie in Abb. 2 dargestellt, durch die Zentrifugalhebelanordnungen die Hebel 4 und S im Uhrzeigersinn gedreht und infolgedessen auch die Knickhebelanordnung nach rechts bewegt, so daß die Kurbeln 11 und 12 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Während dieser Bewegung wird der Lastarm der zur Aufladung des Federkraftspeichers dienenden Kurbel 12 im Vergleich zu der mit der Kurbel 11 verbundenen Schaltstange nur um einen kleinen Betrag bewegt. Die Kurbeln sind so angeordnet, daß die Rolle 36 am unteren Ende der Schaltstange ι an dem Teil 37 anliegt, wenn die Schaltstange in der in Abb. 2 dargestellten endgültigen Einschaltstellung steht.

Wenn die Antriebsvorrichtungen sich in der in Abb. 2 dargestellten Einschaltstellung befinden, wird die Ausschaltfeder 7 in ihrer zusammengedrückten Stellung durch die in ihrer Strecklage befindliche Knickhebelanordnung ■ 13 bis 15, die Auslösevorrichtung und die Klinke 27 gehalten. Beim Zusammenfallen der Knickhebelanordnung übt die Feder während des ersten Teiles ihrer Entladung einen kräftigen aufwärts gerichteten Stoß auf die Schaltstange 1 aus, wodurch den Schalterkontakten eine hohe Trenngeschwindigkeit erteilt wird. Nachdem einmal diese hohe Geschwindigkeit der anfänglichen Bewegung erreicht ist, ist es nicht nötig, die stärke Ausschaltkraft über den ganzen Weg der Schaltstange wirken zu lassen, da der Stromkreis im allgemeinen bereits im ersten Teil der Ausschaltbewegung unterbrochen wird und ferner die kinetische Energie der beweglichen Teile am Ende des Ausschaltweges so klein als möglich sein muß, um zu hohe Beanspruchungen der Schalterteile zu vermeiden.

Bei der Auslösung des Schalters durch den Auslösemagneten wird der Anker 25 im Uhrzeigersinn gedreht und außer Eingriff mit der Rolle 24 gebracht, so daß durch den auf den Kniehebel 13, 14 ausgeübten Druck der Kniehebel, wie in Abb. 3 dargestellt, zusammenklappt, da sein Drehpunkt nicht mehr von der Auslösevorrichtung festgehalten wird. Dieses Zusammenfallen des Kniehebels findet praktisch, gleichzeitig mit der Freigabe der Rolle 24 statt, da die Trägheit des Armes 23 sehr klein ist. Infolge des Zusammenfallens der Knickhebelanordnung werden die Kurbeln 11 und 12, welche nun nicht mehr durch die Rolle 16 festgehalten werden, entgegen dem Uhrzeigersinn in die in Abb. 1 dargestellte Ausschaltstellung gedreht. Während des Zusam- go menfallens des Kniehebels 13, 14 kommt der Stift 31 mit dem oberen Arm der gegabelten Klinke 27 in Eingriff, wodurch der untere Arm der Klinke außer Eingriff mit dem Stift 29 der Betätigungseinrichtung gebracht wird. In Abb. 3 sind die Einrichtungen in einer Zwischenstellung während der Ausschaltbewegung dargestellt.

Es sei erwähnt, daß die Schaltstange Freiauslösung besitzt, d. h. die Knickhebelanord- iod nung 13 bis 15 kann unabhängig von der Stellung der Betätigungseinrichtungen durch das Ansprechen der Auslösevorrichtung zum Zusammenfallen gebracht werden und hierdurch die Schaltstange in die Ausschaltstellung bringen. Es können geeignete, nicht dargestellte Mittel zur Abschaltung der Antriebsmotoren und zur Zurückführung der Betätigungsmittel in die Ruhestellung vorgesehen sein. Ebenso können Einrichtungen vorgesehen sein, durch welche die Motoren abgeschaltet werden, wenn die Einrichtungen die in Abb. 2 dargestellte Einschaltstellung erreicht haben. Die Feder 40 dämpft nicht nur den von der Feder 7 ausgeübten Schlag während der normalen Betätigung der Einrichtungen, sondern sie verhindert auch eine Beschädigung der Antriebsteile, wenn beispielsweise kurz vor Beendigung der Einschaltbewegung, wobei die Schaltstange noch nicht kraftschlüssig mit der Ausschaltfeder verbunden ist, eine Auslösung erfolgt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Antriebsvorrichtung für elektrische Schalter mit einem Ausschaltkraftspeicher, der nur im Anfang der Ausschaltbewegung zur Überwindung der Kontaktreibung und zur Massenbeschleunigung kraftschlüssig auf die beweglichen Schalterteile einwirkt Und während des Einschaltvorganges durch den das Einschalten bewirkenden Antrieb gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2, 3) beim Einschalten derart auf den Ausschaltkraftspeicher (7) einwirkt, daß das Spannen des Ausschaltkraftspeichers sofort beim Beginn der Einschaltbewegung einsetzt und während des ganzen Einschaltweges erfolgt.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschal tkraftspeicher (7) und die Schaltstange (1) derart mit der gemeinsamen Antriebsvorrichtung gekuppelt sind, daß entsprechend den verschieden großen Entladungs- bzw. Ausschaltwegen von Kraftspeicher (7) und mit der Traverse verbundener Schaltstange (1) deren Aufladungs- bzw. Einschaltwege verschieden groß sind.
3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher und die Schaltstange mittels zweier verschieden bemessener Kurbeln (12, 11) aufgeladen bzw. in die Einschaltstellung bewegt werden, von denen die eine auf den Kraftspeicher einwirkende Kurbel (12) fest und die andere auf die Schaltstange einwirkende Kurbel (11) lediglich kraftschlüssig mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist.
4. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungsstelle der einen Kurbel (12) mit der Antriebsvorrichtung eine Rolle (16) angebracht ist, welche gegen eine Kurvenbahn (17) an der anderen Kurbel (11) anliegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen