DE60301055T2

DE60301055T2 - Federantriebsmechanik für einen leistungsschalter mit geradliniger bewegung

Info

Publication number: DE60301055T2
Application number: DE60301055T
Authority: DE
Inventors: Felix Bachofen
Original assignee: Areva T&D SAS
Current assignee: Grid Solutions SAS
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2023-02-15
Also published as: ATE300094T1; US6917006B2; EP1476886B1; FR2836277A1; WO2003071564A1; FR2836277B1; EP1476886A1; DE60301055D1; US20040262141A1; AU2003222910A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feder-Steuermechanismus für Schalter mit geradliniger Bewegung, der einen Zyklus des Öffnens, Schließens und neuerlichen Öffnens ausführen kann, wobei der Mechanismus auf eine Steuerstange des Schalters einwirkt und eine Schließfeder sowie eine Öffnungsfeder aufweist, die koaxial sind, und wobei die Öffnungsfeder um die Steuerstange herum in einem feststehenden, mit dem Schalter verbundenen zylindrischen Gehäuse zwischen einem festen Boden des Gehäuses und einem mit der Stange in Nähe von dessen freiem Ende verbundenen Stützteil angebracht ist.
Das französische Patent 2747502 und das Patent "GB 537180a" beschreiben eine Schaltersteuerung wie die obige, die einen Rückstellmotor der in den beiden Drehrichtungen gesteuerten Schließfeder umfasst, was die Steuerung kompliziert. Übrigens wird beim Schließen des Schalters die Koppelung zwischen dem Ende der Steuerstange und einem von der Schließfeder angestoßenen Zylinder mittels zurückziehbarer Finger durchgeführt, woraus ein Risiko des Festfressens entsteht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Steuermechanismus vorzuschlagen, der diese Nachteile vermeidet, der einfach ist und bei dem der in der Schließfeder angesammelte Energieüberschuss zurückgewonnen wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Feder-Steuermechanismus für Schalter mit geradliniger Bewegung, der einen Zyklus des Öffnens, Schließens und neuerlichen Öffnens ausführen kann, wobei der Mechanismus auf eine Steuerstange des Schalters einwirkt und eine Schließfeder sowie eine Öffnungsfeder aufweist, wobei die Öffnungsfeder auf die Steuerstange einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder auf das Ende einer Kurbel einwirkt, deren anderes Ende mit einer mit einem Schwungrad fest verbundenen Welle verbunden ist und auf der ein Verschlussnocken angebracht ist, welcher mit einer auf der Steuerstange befindlichen Laufrolle zusammenwirkt, dass ein Verschlussriegel die Schließfeder in gespannter Position halten kann, wobei das Öffnen dieses Riegels die Schließfeder freigibt und die Drehung des Nockens in derjenigen Richtung hervorruft, in der er den Schalter schließt und die Öffnungsfeder entsperrt, und dass er einen Entsperr- bzw. Rückstellmotor, der über einen Freilaufradmechanismus mit der Welle gekoppelt ist, sowie einen Öffnungs-Auslöseriegel, der es gestattet, die Steuer- bzw. Betätigungsstange in geschlossener Position des Schalters gegen die Krafteinwirkung der Öffnungsfeder zu halten und der beim Öffnen steuerbar ist, umfasst.
Weitere Eigenschaften der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines speziellen Beispiels der Erfindung hervor, das nachstehend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, in der zeigen:
1 eine Aufrissansicht eines Steuermechanismus für einen Schalter gemäß der Erfindung in einem Stadium, welches der Schließposition des Schalters entspricht, wobei die Schließfeder gespannt ist,
2 eine Schnittansicht nach II-II der 1,
3 eine Schnittansicht nach A-A der 2 zur Darstellung des Mechanismus in der gleichen Position wie in den 1 und 2, das heißt in der Schließposition bei gespannter Schließfeder vor einem Zyklus des Öffnens, Schließens und neuerlichen Öffnens des Schalters,
4 eine Teil-Schnittansicht nach IV-IV der 2,
5 bis 7 Schnittansichten nach A-A der 2, aber jeweils in den den Öffnungszyklus, Schließzyklus und neuerlichen Öffnungszyklus des Schalters entsprechenden Stadien.
Es wird auf 1, 2, 3 und 4 eingegangen, in denen schematisch ein geradliniger Feder-Steuermechanismus für einen Schalter dargestellt ist, der die Ausführung eines Öffnungs-, Schließ- und nochmaligen Öffnungszyklus des Schalters ermöglicht. In diesen Figuren ist der Mechanismus in einem der Schließposition des Schalters entsprechenden Stadium gezeigt, und zwar vor einem solchen Zyklus und damit mit gespannter Öffnungsfeder und Schließfeder.
Der Schalter umfasst ein teilweise dargestelltes äußeres isolierendes Gehäuse 1, welches die Gesamtheit der aktiven Elemente enthält, wobei seine Funktion symbolisch in der Form eines Schalters 2 in geschlossener Position in den 1, 2, 3 und 5 und in geöffneter Position in 4 und 6 dargestellt ist. Eine Steuerstange 3 ist auf bekannte Weise mit beweglichen Elementen verbunden.
Der Steuermechanismus umfasst einen feststehenden Mechanismuskörper 4 mit einem zylindrischen Gehäuse 5 und einem Chassisgehäuse 6, die miteinander durch Bügel 7, 8 verbunden sind. Die Gesamtheit des Mechanismuskörpers ist von einem Bügel 9 an dem Isoliergehäuse 1 befestigt. Die aktiven Teile des Mechanismus umfassen eine Schließfeder 10 und eine Öffnungsfeder 11. Diese Federn sind vom Schraubenfedertyp mit geradlinigen und koaxialen Achsen.
Die Schließfeder 11 ist um die Steuerstange 3 herum im Innern des feststehenden zylindrischen Gehäuses 5, einerseits anliegend am festen Boden 12 des Gehäuses und andererseits an einem mit der Steuerstange 3 über eine Achse 14 in Nähe des freien Endes der Steuerstange verbundenen Gleitring 13 angebracht. Die Steuerstange 3 endet in einem Gabelbügel 15, der eine Achse 16 trägt, auf dem eine Laufrolle 17 angebracht ist. Die Achse 16 durchsetzt den Gabelbügel 15 von einem Ende zum anderen, und ihre Enden sind in Ausnehmungen 18 und 19 geführt, welche in zwei gegenüberliegende Wände 20 und 21 des Chassisgehäuses 6 eingebracht sind. Die Schließfeder 10 umgibt das feststehende zylindrische Gehäuse 5 und liegt einerseits an der von dem Bügel 9 gebildeten Schulter und andererseits an einem zweiten Gleitring 22 an, der längs des zylindrischen Gehäuses 5 gleiten kann, und an dem an einem seiner Enden zwei Gelenkstangen 23 und 24 angelenkt sind, deren anderes Ende einerseits mit einer Kurbel 25 und andererseits mit einem Schwungrad 26, gelenkig verbunden ist, wobei die Kurbel und das Schwungrad einstückig mit einer Welle 27 sind, mit der ein Nocken 28 verbunden ist, der zum Zusammenwirken mit der am freien Ende der Steuerstange 3 befindlichen Laufrolle 17 für den Schließvorgang des Schalters bestimmt ist.
Übrigens ist ein Rückführmotor 29 mit der Welle 27 über das Schwungrad 26 mit Außenverzahnung und über Zahnräder bzw. Ritzel 30, 31 und 32 gekoppelt, wobei das Ritzel 32 ein Ritzel mit Freilaufmechanismus ist.
Der Motor 29 weist nur eine Drehrichtung auf und treibt das gezahnte Schwungrad 26 und den Nocken 28 in der von den Pfeilen F in 1 und 3 angegebenen Richtung an. Schließlich umfasst der Mechanismus einen Öffnungs-Auslöseriegel 33, der es ermöglicht, die Steuerstange in der Position zu halten, welche der geschlossenen Position des Schalters bei komprimierter Öffnungsfeder 11 entspricht.
Dieser Riegel nimmt die Kraft der Öffnungsfeder 11 auf und ist beim Öffnungsvorgang durch das nicht beschriebene Steuersystem des Schalters steuerbar. Der Entriegelungsvorgang führt zum Öffnen des Schalters. Der Riegel 33 wird, wie aus 2 klar ersichtlich ist, an eine der Verzweigungen des Gabelbügels 15 angelegt, also sehr nahe an der Achse der Steuerstange 3. Ein Schließriegel 34 ermöglicht es, die Schließfeder 10 in gespannter Position zu halten. Dieser Riegel ist in Eingriff mit dem gezahnten Schwungrad 26, und wie aus 1 hervorgeht, befindet sich in der verriegelten Position bei gespannter Schließfeder 10 die Kurbel 24 in einer Position, die dazu tendiert, das Schwungrad 26 und damit die Achse 27 und den Nocken 28 in Richtung des Pfeils F anzutreiben, das heißt in der gleichen Richtung wie die Antriebsrichtung eben dieser Teile 26, 27, 28 durch den Rückstellmotor 29. In dieser Position befindet sich der Nocken 28, wie aus 1, 2 und 3 hervorgeht, in einer Position, welche die Öffnung des Schalters ermöglicht, wenn der Öffnungs-Freigaberiegel 33 freigegeben wird: das heißt im Fall der in 5 dargestellten Position.
In dieser Position der 5, welche der Position des erstmaligen Öffnens des Öffnungs-, Schließ- und neuerlichen Öffnungszyklus entspricht, wenn der Schließriegel 34 so gesteuert wird, dass er außer Eingriff kommt, und die Kraft der Schließfeder 10 freigegeben wird, wobei über die Kurbeln 23, 24 das Schwungrad 26 und damit die Welle 27 und der Nocken 28 in der Richtung des Pfeils F angetrieben werden und dabei die Schließung des Schalters hervorrufen, wobei man sich in der Position der 6 befindet, welche der Schließposition des Öffnungs-, Schließ-, Öffnungszyklus des Schalters entspricht. Der Öffnungs-Freigabe bzw. -Auslöseriegel 33 ist wieder an seine Stelle zurückgekehrt, und die erreichte Trägheit des Schwungrads und des Nockens wird zurückgewonnen, wobei die Schließfeder 10 teilweise wieder komprimiert wird, und der Nocken so in einer Winkelposition anhält wie in 6 zu erkennen ist, und zwar an der zur Ausführung des Schließvorgangs des Schalters notwendigen Position. Ein Gegen-Rückführmittel ist beispielsweise auf der Ebene der Ritzel des Schwungrads 26 oder des Rückstellmotors 29 vorgesehen.
Wenn der Fehler weiterbesteht, wird der Öffnungs-Auslöseriegel 33 beim Öffnen gesteuert, und die Öffnungsfeder 11 entspannt sich und führt zum Öffnen des Schalters: die beiden Federn 10 und 11 werden entspannt, der Schalter wird geöffnet, und man befindet sich an der Position der zweiten Öffnung des Zyklus Öffnen, Schließen, Öffnen, wie er in 7 dargestellt ist.
Es wird wieder auf die Ausgangsposition des Schließvorgangs eingegangen, wobei in 1,2 oder 3 der Motor 29 das Schwungrad antreibt, bis der Nocken sich in seiner unteren Position befindet, die Feder 10 komprimiert ist und eine Blockierung des Schwungrads durch den Riegel 34 verhindert wird: unter der Druckkraft der Feder 10 entspannt sich diese wieder (Nocken oben) und sorgt für das Schließen des Schalters, wobei die Feder 11 komprimiert ist, der Riegel 33 verschiebt sich, die Trägheit treibt das Schwungrad und den Nocken etwas weiter und der Motor folgt diesem Vorgang, um die Drehung des Schwungrads und des Nockens in die in 1, 2 und 3 dargestellte Position abzuschließen, wobei die Feder 10 wieder gespannt wird und der Riegel 34 sich wieder verschiebt. Für diese Funktionsweise ist das Freilaufritzel 32 unerlässlich.
Dank der zurückgewonnenen Bewegungsenergie des Schwungrads und des Nockens am Ende eines Schließvorgangs kann die Dimensionierung des Rückstellmotors 29 reduziert sein.
In dem dargestellten Beispiel umfasst der Mechanismus, wie in den 2, 3, 5 bis 7 dargestellt ist, eine hydraulische Dämpfungsvorrichtung, die eine Kammer 35 über dem festen Boden 12 in dem zylindrischen Gehäuse 5 umfasst. In dieser Kammer weist die Steuerstange 3 einen Kolben 36 auf, der sich in einem Zylinder bewegt, der durch ein mit Löchern, wie z.B. 38, 39, durchsetztes Rohr 37 gebildet wird. Die gesamte Kammer ist mit einer Flüssigkeit gefüllt.

Claims

Feder-Steuermechanismus für Schalter mit geradliniger Bewegung, der einen Zyklus des Öffnens, Schließens und neuerlichen Öffnens ausführen kann, wobei der Mechanismus auf eine Steuerstange (3) des Schalters einwirkt und eine Schließfeder (10) sowie eine Öffnungsfeder (11) aufweist, wobei die Öffnungsfeder (11) auf die Steuerstange (3) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (10) auf das Ende einer Kurbel (25) einwirkt, deren anderes Ende mit einer mit einem Schwungrad (26) fest verbundenen Welle (27) verbunden ist und auf der ein Verschlussnocken (28) angebracht ist, welcher mit einer auf der Steuerstange (3) befindlichen Laufrolle (17) zusammenwirkt, dass ein Verschlussriegel (34) die Schließfeder (10) in gespannter Position halten kann, wobei das Öffnen dieses Riegels die Schließfeder (10) freigibt und die Drehung des Nockens (28) in derjenigen Richtung hervorruft, in der er den Schalter schließt und die Öffnungsfeder (11) entsperrt, und dass er einen Entsperr- bzw. Rückstellmotor (29), der über einen Freilaufradmechanismus (32) mit der Welle (27) gekoppelt ist, sowie einen Öffnungs-Auslöseriegel (33), der es gestattet, die Steuer- bzw. Betätigungsstange (3) in geschlossener Position des Schalters gegen die Krafteinwirkung der Öffnungsfeder (11) zu halten und der beim Öffnen steuerbar ist, umfasst.
Feder-Steuermechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließ- und Öffnungsfedern geradlinig und koaxial mit der Steuerstange (3) sind.
Feder-Steuermechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfeder (11) um die Steuerstange (3) herum in einem mit dem Schalter verbundenen feststehenden zylindrischen Gehäuse (5) zwischen einer feststehenden Unterseite (12) des Gehäuses und einem mit der Steuerstange in der Umgebung ihres freien Endes verbundenen Stützteil (13) angebracht ist.
Feder-Steuermechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (10) das zylindrische Gehäuse umgibt und einerseits an einer Schulter (9) des Gehäuses (5) und andererseits an einem entlang dem Gehäuse gleitenden Ring (22) anliegt, wobei mindestens eine Kurbelstange (23) einerseits mit dem Gleitring (22) und andererseits mit dem Ende der Kurbel (25) gelenkig verbunden ist.
Feder-Steuermechanismus nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrolle (17) sich am freien Ende der Steuerstange (3) befindet.
Feder-Steuermechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (3) von einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung umgeben ist, die eine Kammer (35) in Form eines Hohlzylinders aufweist, deren Boden und Deckel von der Steuerstange und einem mit der Steuerstange einstückigen Kolben (36) durchsetzt sind.