DE608672C - Vorrichtung zum Einschalten eines elektrischen Schalters durch Kuppeln mit einer schnell umlaufenden Schwungmasse - Google Patents

Description

Es ist bekannt, elektrische Schalter entwteder mittels Handgriffes, Handrades, Hebels oder über irgendeine mechanische Übertragung (Hebelgestänge, Kettenzug usw.) von Hand einzuschalten, wobei sämtliche Gegenkräfte durch die Muskelkraft des Bedienenden überwunden werden müssen. Solche Anordnungen sind nur bei Schaltern möglich, die keine große Leistung, weder im normalen Betrieb noch im Kurzschlußfall, zu übertragen haben. Es sind auch ferner Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die erforderliche Einschaltenergie für Handbetätigung dadurch bereitgestellt wird, daß vor dem Schalten, ein Federsystem von Hand über eine Aufzugs^ vorrichtung gespannt wird, das im Augenblick, in dem geschaltet werden soll, durch eine Auslösevorrichtung von Hand freigegeben wird und den Schalter einlegt. Solche Feder-

ao kraftspeicher lassen sich aber bekanntlich nicht für alle Betriebsbedingungen, insbesondere mit Rücksicht auf hohe Kurzschlußleistungen bei verhältnismäßig niedrigen Betriebsspannungen, anwenden. Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen die erforderliche Einschaltenergie einem Schwungradenergiespeicher entnommen wird, der vor dem Einschalten aufgeladen und durch das Einschaltkommando auf den Schalter entladen wird. Diese Art Schalter sind insofern vorteilhaft, als sie gleichzeitig mit motorischem Antrieb (z. B. durch Elektromagnet, Elektromotor, hydraulischen oder pneumatischen Kolben) und außerdem mit Handantrieb ver-. sehen sein können, so daß beim Versagen der Energiequelle bzw. der Energieübertragung für den motorischen Antrieb die Möglichkeit besteht, den Schalter ordnungsgemäß einzulegen, indem der Schwungradenergiespeicher von Hand aufgeladen wird.

Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist es nun möglich, das Kuppeln des Schalters mit der Schwungmasse bereits vorzunehmen, bevor diese die zum Einschalten nötige Drehzahl erreicht hat, so daß die Energie der Schwungmasse nicht ausreicht, die Gegenkräfte beim Einschalten, insbesondere große Kurzschlußgegenkräfte, zu überwinden. Es kommt also zu einem unvollständigen Einschalten des Schalters, was unter Umständen sehr gefährlich werden kann. Es ist aber bekannt, daß man bei derartigen Einrichtungen das Erreichen der nötigen Drehzahl abwarten muß, bevor man die Schwungmasse mit dem Schalter kuppelt.

Die Erfindung bezweckt, für eine Ein^ schalteinrichtung mit rotierender Schwungmasse, welche durch ein zu einem beliebigen Zeitpunkt zu betätigendes Einschaltkommando während des Einschaltvorganges mit der Schalterwelle starr verbunden und sodann selbsttätig von ihr entkuppelt wird, sicherzustellen, daß der Schalter sich mit der schnell umlaufenden Schwungmasse erst dann

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Wilhelm Herzog in Wien und Max Böttger in Berlin-Johannisthal.

kuppeln kann, wenn diese die zum Einschalten notwendige Drehzahl erreicht hat. Die: wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Eingriff einer mit den Schalterteilen gelenkig verbundenen Kuppelstange durch eine Doppelsperrung verhindert ist, welche einerseits selbsttätig durch die Fliehkraft eines Teils des umlaufenden Schwungradgetriebes und andererseits willkürlich von einem Handdruckknopf oder einem Elektromagneten entriegelt wird, wobei die Kupplung erst dann in Tätigkeit treten kann, wenn beide Sperrungen aufgehoben worden sind.

Es sind zwar auch schon Einrichtungen vorgeschlagen worden, die das Einschalten des Schalters erst dann möglich machen, wenn die in der Schwungmasse aufgespeicherte Energie für das Einschalten ausreicht, jedoch arbeiten diese Einrichtungen mit besonderen, zwischen Schalter und Schwungmasse angeordneten, frei drehbaren Kupplungsteilen, die sich beim Erreichen einer genügend hohen Drehzahl der Schwungmasse mit dieser selbsttätig kuppeln und das willkürliche Einschalten des Schalters dann zulassen.

Das erfindungsgemäße Getriebe besteht zweckmäßig aus zwei Teilen. Der eine Teil umfaßt die Schwungmasse und das gesamte umlaufende Räderwerk und kann bei ein- oder ausgeschaltetem Schalter dauernd umlaufen, ohne die Schalterstellung bzw. eine etwa erfolgende Ausschaltbewegung des Schalters zu beeinflussen. Der zweite Teil besteht aus einem Kurbeltrieb und steht mit dem Schalterschloß in der — an sich bekannten — Weise in Verbindung, daß er durch die Ausschaltbewegung des Schalters nicht beeinflußt wird, bei der Einschaltbewegung aber den Schalter mitnimmt. Die Kupplung zwischen den beiden Teilen ist so eingerichtet, daß der hin und her gehende Teil nach erfolgter Einschaltung automatisch den Bereich des umlaufenden Teiles verläßt und erst nach erfolgter Ausschaltung und neu erteiltem Einschaltkommando wieder in seinen Bereich gelangen kann. Um die Zeiten zwischen Einschaltkommando und Beginn der Schaltbewegung möglichst kurz und gleichmäßig zu halten, sind an dem langsam laufenden Rad des umlaufenden Getriebes mehrere Kupplungsstellen vorgesehen.

In den Abb. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bild 1 zeigt die Stellung »Aus« des Schalters und ' Schaltbereitschaft des Antriebes, Bild 2 Stellung »Ein« des Schalters und die entsprechende Stellung des Antriebes.

Die Schaltertraverse 1 wird in bekannter Weise über eine Schalterwelle 4 und einen Kurbeltrieb 3 von einer Freilaufkupplung S aus gegen die Kontakte 2 bewegt. Die Kraftübertragung auf die Freilaufkupplung S erfolgt etwa über eine auf einer Zwischenwelle 6 sitzende Kurbel 7 und Stoßklinke 8. Auf der Zwischenwelle 6 ist ferner die Antriebskurbel 12 entweder, wie gezeichnet, direkt aufgekeilt oder steht mit ihr anderweitig in zwangsläufiger Verbindung. An der Antriebskurbel 12 , ist die Verbindungsstange 20 angelenkt, die ihrerseits einen gelenkig befestigten, durch eine Feder 34 ständig gegen den Anschlag 33 gedrückten Stangenkopf 21 trägt. Das freie Ende des Stangenkopfes 21 ist so geformt, daß es in der gestrichelt gezeichneten Stellung der Verbindungsstange 20 von den an dem Getrieberad 13· befestigten Rollenbolzen 30 mitgenommen werden kann. In der Stellung »Aus« des Schalters liegt die Stoßklinke 8 hinter dem Mitnehmer 32 der Freilaufkuppluing 5, und Kurbel 9 wird von Feder 10 gegen Anschlag 11 gedruckt. Dieser Stellung der Zwischenwelle 6 entspricht die gezeichnete Stellung der Vexbindungsstangie

20. Diese erhält durch Feder 28, die jetzt als Druckfeder wirkt, Bewegungstendenz in der Pfeilrichtung, wird aber am Stangenkopf

21, der sich mit einer Nase gegen Ansehlag 33 legt, durch die beiden Sperrhebel 23 und 24 an der Bewegung verhindert. Diese Sperr- . 9" hebel werden durch Federn 31 bzw. 35 und entsprechende Anschläge in der gezeichneten Stellung gehalten. Am Hebel 23 ist eine kleine Klinke 25 angelenkt, die durch eine nicht gezeichnete Feder und mittels eines An-Schlages in der gezeichneten Stellung gehalten wird. Auf die Klinke 25 und somit auf den Hebel 23 kann der Magnet 27 bzw. Druckknopf 26 über die Stoßstange 39 einwirken, so daß die Sperrung des Stangenkopfes 21 durch Hebel 23 aufgehoben wird.

Die Sperrung des Stangenkopfes 21 durch Hebel 24 kann in der Weise aufgehoben werden, daß das Fliehkraftpendel 36, das gegen die Fliehkraft durch die Feder 37 gehalten wird, bei entsprechender Drehzahl der Scheibe 14 und somit des gesamten umlaufenden Getriebes gegen Hebel 24 schlägt und diesen nach außen bewegt. In der Bild 1 entsprechenden Stellung kann das Getriebe, bestehend aus Mitnehmerscheibe 13, Scheibe und Ritzel 14, Schwungmasse 15 und Ritzel 16, frei laufen, ohne die Stellung des Schalters zu beeinflussen; es wird vorzugsweise durch die Handkurbel 18 angetrieben, kann statt dessen aber auch durch einen Motor 17 in Bewegung gesetzt werden. Die Übersetzung zwischen dem handkurbelartigen Antriebselement und der Schwungmasse wird weckmäßigerweise so ausgelegt, daß es bei voller Drehzahl der Schwungmasse etwa "ein bis zwei Umdrehungen pro Sekunde ausführt.

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Bei Verwendung des Motors an Stelle der Handkurbel" kommt man mit einem sehr kleinen Motor aus, wenn man eine ausreichende Anlaufzeit zuläßt. Zur Führung des Stangenkopfes 21 bei Rückkehr in die gezeichnete Stellung nach einem Einschaltvorgang dient eine Führungsbahn 22 mit einem in AbTx 3 und 4 der Deutlichkeit halber besonders herausgezeichneten, drehbar gelagerten Einführungshebel 40, der vor der Rückkehrbewegung der Stange 20 die Rolle 41 aufnimmt.

Um den Schalter 1, 2 einlegen zu können, muß zunächst das Räderwerk 13, 14, 15, 16 entweder durch die Handkurbel 18 oder durch den Motor 17 in Umdrehung und auf eine genügend hohe Drehzahl gebracht werden, was daran zu erkennen ist, daß das Fliehkraftpendel 36 den Zug der Feder 37 überwindet und somit die Sperrung des Stangenkopfes 21 durch Hebel 24 aufhebt. Dieser Zustand kann nach außen durch eine Anzeigevorrichtung bzw. einen Meldekontakt (beides nicht gezeichnet) kenntlich gemacht werden. Der Antrieb ist schaltbereit. Das Einschaltkommando kann dann entweder durch Druckknopf 26 von Hand oder durch einen Elektromagneten 27 auf den Antrieb übertragen werden. Durch diese beiden Elemente wird die Stoßstange 39 von rechts nach links gedrückt, der Sperrhebel 23 vermittels der Klinke 25 entgegen dem Uhrzeiger gedreht und die Sperrung des Stangenkopfes 21 somit gänzlich aufgehoben. Die Verbindungsstange 20 bewegt sich sodann unter dem Einfluß der Feder 28 (als Druckfeder) in der Pfeilrichtung in die gestrichelt gezeichnete Stellung und gelangt so in die Kreisbahn der Bolzen 30 an der rotierenden Mitnehmerscheibe 13, wo sie mit dem zunächst folgenden Bolzen 30 in Eingriff kommt. Der Bolzen 30 drückt die Stange 20 in die in Abb. 2 gezeichnete Stellung und damit den Schalter über Kurbel 12, Zwischenwelle 6 und die Stoßklinke 8 in die Stellung »Ein«.

Dadurch, daß die Scheibe 13. weiterläuft, Stange 20 aber gegen den Anschlag 42 stößt, kommt der Stangenkopf 21 außer Eingriff mit dem Bolzen 30 und wird durch die Feder 28, die jetzt als Zugfeder wirkt, in die im Bild 2 gestrichelt gezeichnete Stellung gedrückt. In dieser Stellung verharrt das hin und her gehende System, solange der Schalter eingeschaltet bleibt. Die Welle 6 mit Kurbel 12 und Anschlagkurbel 9 bleibt durch eine nicht gezeichnete Vorrichtung in bekannter Weise in Stellung »Ein« bei gespannter Feder 10 verklinkt.

Die Auslösung des Schalters erfolgt durch Entklinkung des Schalterschlosses 5 und ist der Einfachheit halber nicht gezeichnet.

Während oder gegen Ende der Ausschaltbewegung des Schalters wird das System: Stoßklinke 8, Kurbel 7, Welle 6, Kurbel 9, Kurbel 12, Verbindungsstange 20 und Stangenkopf 21 durch den Zug der Feder 10 in die im Bild 1 voll gezeichnete Stellung gebracht, wobei der Stangenkopf 21 in der Führung 22 geführt wird und am Ende der Bewegung, das durch den Anschlag der Kurbel 9 an 11 gegeben ist, unter Einwirkung der Feder 28 gegen die Hebel 23 und 24 stößt. Aus dieser Stellung kann sich der Vorgang wiederholen.

Die Beschreibung bezieht sich bis zu diesem Punkt auf normale betriebsmäßige Schaltungen. Bei Einschaltungen auf Kurzschluß und darauffolgender Auslösung kann aber bekanntlich der Fall eintreten, daß sich der Schaltvorgang in unbeabsichtigter und für den Schalter gefährlicher Weise wiederholt, wenn das Einschaltkommando die Auslöseverzögerung überdauert.

Erfindungsgemäß wird diese Gefahr ohne schaltungstechnische Maßnahme auf folgende Weise vermieden:

Bei Einschaltung von Hand durch Druck auf den Knopf 26 wird der Sperrhebel 23 über die Stoßstange 39 und den Stößel 43, der seinerseits auf die Klinke 25 drückt, entgegen dem Uhrzeigersinn so weit gedreht, bis der Stangenkopf 21 freigegeben ist. Im gleichen Augenblick gleitet aber die Klinke 25 vom Stößel 43 ab, land der Sperrhebel 23 wird durch die Feder 35 sofort in seine ursprüngliche Lage zurückgezogen (Bild 2). Erfolgt nun eine Ausschaltung, etwa bevor der Druck von dem Knopf 26 gewichen ist, so findet der Stangenkopf 21 nach Ablauf des Ein- und Ausschaltvorganges bei seiner Rückkehr in die Lage des Bildes 1 eine neuerliche Sperrung vor, d. h. die Einschaltung kann sich nicht wiederholen, bevor der Druck von 26 verschwindet und Druckknopf 26 neuerlich eingedrückt wird. Beim Zurückweichen unter Einwirkung der Feder 44 muß der Stößel 43 die Klinke 25 aus seiner Bahn drücken, was zufolge der drehbaren und federnden Anordnung der Klinke möglich ist. Eine unbeabsichtigte Wiedereinschaltung ist also bei Betätigung von Hand und Überdauern der no Auslöseverzögerung durch das Einschaltkommando nicht möglich.

Bei Fernbetätigung der Kupplung durch einen Magneten 27 ist einmal zu berücksichtigen, daß solche Magnete meist von der Schalterwelle aus, etwa durch einen Kontakt 29, abgeschaltet werden, sobald die Einschaltbewegung des Schalters nahezu vollendet ist. Andererseits muß man damit rechnen, daß im Falle einer Schaltung auf Kurzschluß der Magnet 27 stromlos werden kann, sobald die Traverse 1 die Kontakte 2 berührt, wenn

nämlich der Magnet an dem durch den Schalter "i, 2 selbst gesteuerten Stromkreis liegt. In beiden Fällen muß dafür gesorgt werden, daß die Spannung an dem Magneten bei der Ausschaltung früher wiederkehrt, bevor der Stangenkopf 21 die Stellung des Bildes 1 erreicht hat, da sonst bei Fortbestehen des Einschaltkommandos eine neuerliche unbeabsichtigte Einschaltung eintritt. Erfindungsgemäß wird dies in einfacher Weise, und zwar unabhängig davon, ob eine vollständige Einschaltung oder eine Einschaltung nur bis zur Berührung der ölschalterkontakte stattgefunden hat, durch eine Sperrklappe 40 erzielt, die die Kurbel 12 und somit die Stange 20 so lange an der Rücklaufbewegung unter Einwirkung der Feder 10 verhindert, bis die Stange 20 in die im Bild 2 gestrichelt gezeichnete Stellung ausgeschwungen ist. In dieser Zeit hat nämlich die Schaltertraverse 1 die Kontakte 2 des Schalters mit Sicherheit verlassen, und der Magnet 27 liegt bereits an der wiedergekehrten Spannung, bevor der Stangenkopf 21 seine Sperrstellung erreicht hat. Es ist klar, daß dann der Magnet 27 von neuem spannungslos gemacht und noch einmal besonders betätigt werden muß, um eine neuerliche Einschaltung einzuleiten.

Bild ι und 2 stellen nur eine beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung dar. Es ist ohne weiteres klar, daß die Kupplung zwischen Getriebe und Schalterwelle auch auf andere Weise ausgeführt werden kann, etwa so, daß die Verbindungsstange 20 an einem um die Achse der Mitnehmerscheibe drehbar gelagerten. Teil angelenkt ist und an diesem Teil Mitnehmerelemente angebracht sind, die über geeignete Zwischenglieder in ähnlicher Weise betätigt werden wie derStangankopfai in Bild 1 'und 2.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Einschalten eines elektrischen Schalters durch Kuppeln mit einer schnell umlaufenden Schwungmasse, nachdem diese die zur Einschaltung notwendige Drehzahl erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Schalterteilen (4, 6, 12) gelenkig verbundene Kupplungsstange (20, 21) an ihrem Eingriff mit einem mit dem Schwungradgetriebe (14 bis 17) verbundenen Kupplungsglied (13, 30) durch eine Doppelsperrung (23, 24) verhindert ist, die einerseits selbsttätig durch die Fliehkraft eines Teiles (36) des umlaufenden Schwungradgetriebes und andererseits willkürlich von einem Handdruckknopf (26) oder einem Elektromagneten (27) entriegelt wird, so daß die Kupplung erst in Tätigkeit treten kann, wenn beide Sperrungen aufgehoben sind.-
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkige Kuppelstange (20, 21) nach erfolgter Einschaltung zwangsläufig außer Eingriff mit dem Schwungradgetriebe (14 bis 17) kommt und alsdann völlig aus der Bahn der an diesem Getriebe befindlichen Kupplungsteile (13, 30) gebracht wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkürzung der Zeit zwischen Einschaltkommando und Mitnahme des Schalters an dem Kupplungsteil (13) des umlaufenden Getriebes mehrere Kupplungsstellen (30) vorgesehen sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei längerer Dauer des Druckes auf einen Handdruckknopf (26) zwecks Einschaltung oder bei längerer Dauer des auf einen fernbetätigten Magneten (27) wirkenden Einschaltkommandos und' sofortigem Herausfallen des Schalters ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten durch Wiedereinfallen der Kuppelstange (20, 21) in der Weise verhindert ist, daß eine mechanische Einrichtung (25, 35) den willkürlich betätigten go Sperrhebel (23) nach Freigabe der Kuppelstange sofort in die Sperrstellung zurückbringt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelstange unter Wirkung einer Feder (28) steht, welche vor dem Einschalten die Kuppelstange nach Aufhebung der Doppelsperrung in die Bahn der umlaufenden Kupplungsteile (13, 30) bringt und nach erfolgtem Einschalten sie wieder aus dieser Bahn entfernt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterteile nach erfolgter Einschaltung an einer Rücklaufbewegung durch einen Sperrhebiel (40) so lange gehindert sind, bis die gelenkige Kuppelstange außerhalb der Bahn der umlaufenden Kupplungsteile (^r3, 30) gelangt ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheben der Sperrung durch die Fliehkraft des umlaufenden Getriebes eine Anzeigevorrichtung oder einen Meldekontakt auslöst.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen