DE673315C

DE673315C - Spring energy storage drive for electrical circuit breakers

Info

Publication number: DE673315C
Application number: DES115920D
Authority: DE
Inventors: Gabriel Letsch
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-10-28
Filing date: 1934-10-28
Publication date: 1939-03-20

Description

Federkraftspeicherantrieb für elektrische Leistungsschalter Die Erfindung bezieht sich auf mechanische Antriebe mit Energiespeicher für elektrische Schalter großer Leistung. Es ist bekannt, als Energiespeicher Zug-, Druck- oder Biegefedern zu verwenden. Andererseits ist die Verwendung von Torsionsstabfedern, d: h. Stäben, die auf Drehung beansprucht werden, zur nachgiebigen Verbindung von Maschinenteilen bekannt.Spring energy storage drive for electrical circuit breakers The invention refers to mechanical drives with energy storage for electrical switches great achievement. It is known as tension, compression or bending springs as energy storage to use. On the other hand, the use of torsion bar springs, i.e. Bars, that are subject to rotation, for the flexible connection of machine parts known.

Die Erfindung besteht nun darin, daß Torsio,nsstabfedern ,als Kraftspeicher mit beliebig lange Zeit vorrätig zu haltender und zu beliebiger Zeit willkürlich auslösbarer Speicherkraft zum Betätigen von elektrischen Schaltern für große Leistungen verwendet werden. Durch diese Kombination werden besondere neue Vorteile erzielt, weil die Wirkungsweise. von Torsionsstabfedern der Arbeitsweise und der Bauart derartiger Schalterantriebe besonders gut angepaßt ist; denn bei diesen ist in den meisten Fällen eine Drehbewegung vorhanden; sowohl bei Zug- als auch bei Druck-und Biegefedern wirkt jedoch die Kraft stets in gerader Richtung und muß erst durch besondere übertragungsglieder, wie Zahnstange.ngetriebe, Hebel u. dgl., in eine Drehbiewegung umgewandelt werden. Torsionsstabfedern dagegen liefern von vornherein eine Drehbewegung, so daß bei ihrer Verwendung .als Energiespeicher für Schalterantriebe besondere übertragungsgliedererspart werden.The invention consists in the fact that torsion, nsstabfedern, as energy storage to be kept in stock for any length of time and at any time Triggerable storage power for operating electrical switches for high outputs be used. Through this combination special new advantages are achieved, because the mode of action. of torsion bar springs of the mode of operation and the design of such Switch drives is particularly well adapted; because this is in most of them Cases there is a rotary motion; with tension as well as compression and bending springs However, the force always acts in a straight direction and must first be transmitted through special transmission elements, such as rack gears, levers and the like, can be converted into a rotary movement. Torsion bar springs, on the other hand, provide a rotational movement from the outset, so that at their use .as an energy store for switch drives special transmission links saved will.

Andererseits werden in der erfindungsgemäßen Kombination die gleichen neuen Vorteile auch gegenüb,elr der bekannten Anwendung von Torsionsstabfedern zur federnden Lagerung von Maschinenteilen erzielt; denn bei der federnden Lagerung von Maschinenteilen handelt @es sich meist um das Abfangen geradlinig bewegter Massen. Da nun Torsionsfedern nur zum Auffangen von Drehbewegungen geeignet sind, so wird bei ihrer bekannten Verwendung zum Abfangen geradlinig bewegter Massen ebenfalls die Anordnung von besonderen Übertragungsgliedern, wie ZahnstangentrIeb.en, Hebeln u. dg1., erforderlich.On the other hand, in the combination according to the invention, the same become new advantages also against the well-known use of torsion bar springs resilient mounting of machine parts achieved; because with the resilient storage of machine parts is mostly about the interception of masses moving in a straight line. Since torsion springs are only suitable for absorbing rotary movements, so is also in their known use for intercepting masses moving in a straight line the arrangement of special transmission links, such as rack and pinion drives, levers and dg1., required.

Außer der Ersparnis besonderer Übertragungsglieder hat aber die Verwendung von Torsionsstabfedern ,als Kraftspeicher für die Antriebe großer Leistungsschalter noch den bekannten Anordnungen gegenüber eine bessere Raumausnutzung zur Folge. Das liegt daran, daß in den heute üblichen Schaltanlagen die einzelnen Pole der Leistungsschalter nebeneinander angeordnet sind; sö daß sich für den Schalter eine Grundfläche ergibt, die in der einen Richtung eine dreimal senkrechten so große Ausdehnung Richtung, meist hat wie ein langgestreck=''# in der dazu",,li tes Rechteck. Dieser Form paßt sich nun gerade die Torsionsstabfeder besonders gut an, da sie am Schalter stets so liegen ruß; daß ihre Längsrichtung mit der Längsrichtung der Grundfläche zusammenfällt. Im Gegensitz dazu mußeine Zug- oder Druckfeder senkrecht zu dieser Richtung angeordnet sein, weil sie in einer zur Antriebsachse senkrecht stehenden Ebene angreifen ruß. Dagegen können Torsionsstabfedern mit ihrer Achse in Richtung der Antriebsachse liegen. Die Unterbringung von Zug-oder Druckfedern auf dem Raum über der vorhandenen Grundfläche bietet also Schwierigkeiten, die bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Torsionsstabfeder nicht vorhanden sind: Dagegen ergibt die bei Installationsdrehschaltern bekannte Anwendung einer Torsionsstabfeder keine günstige Raumausnutzung. Während ges das Bestreben sein ruß, derartige Schalter möglichst flach zu bauen, steht dem die Anwendung einer Stabfeder; did senkrecht zur Grundplatte angeordnet ist, gerade entgegen. Dieser Nachteil müßte sich um so mehr auswirken, je größer die zu schaltende Leistung und damit der Schalter selbst ist. Hinzu kommt noch der beachtenswerte Umstand, daß bei Drehschaltern die Abgabe der aufgespeicherten Energien stets sofort auf das Spannen der Stabfeder folgt, genau wie bei der Abfederung mechanischer Teile. In der gleichen Weis;. arbeiten auch beispielsweise die bekannten Schraubenfedern, welche in handbetätigten Walzenschaltern zur mechanischen überbrückung des Totgangs dienen. Im Gegensatz dazu ruß bei elektrischen Leistungsschaltern die aufgespeicherte Energie über lange Zeiträume erhalten, die Feder also länge Zeit gespannt bleiben, um im gewünschten Augenblick die Speichereniergie sofort im- Bruchteil einer Sekunde abgeben zu können, ohne daß erst zum Spannen Zeit benötigt wird. Die bekannte Verwendung von Torsionsstab- und Schraubenfedern bei Dreh- und Walzenschaltern ist also dem Wesen nach von. der erfindungsgemäßen Verwendung von Torsiönsstabfedern für große Leistungsschalter völlig verschieden.In addition to saving special transmission elements, the use of torsion bar springs as energy stores for the drives of large circuit breakers also results in better space utilization compared to the known arrangements. This is due to the fact that the individual poles of the circuit breakers are arranged next to one another in the switchgear systems customary today; so that there is a base area for the switch, which in one direction is three times as large as a vertical extension, usually like an elongated rectangle. The torsion bar spring adapts to this shape particularly good because they always lie on the switch in such a way that their longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the base surface. In contrast, a tension or compression spring must be arranged perpendicular to this direction because they attack in a plane perpendicular to the drive axis. On the other hand, torsion bar springs can lie with their axis in the direction of the drive axis. The accommodation of tension or compression springs in the space above the existing base area therefore presents difficulties that are not present when using a torsion bar spring according to the invention no favorable use of space If you want to build such switches as flat as possible, you can use a rod spring; did is arranged perpendicular to the base plate, straight opposite. This disadvantage ought to have a greater effect the greater the power to be switched and thus the greater the switch itself. In addition, there is the notable fact that with rotary switches the release of the stored energies always immediately follows the tensioning of the bar spring, just as with the cushioning of mechanical parts. In the same way. also work, for example, the well-known coil springs, which are used in manually operated roller switches to mechanically bridge the backlash. In contrast to this, the stored energy in electrical circuit breakers is retained over long periods of time, so the spring remains tensioned for a long time in order to be able to release the storage energy immediately in a fraction of a second at the desired moment, without time being required for tensioning. The known use of torsion bar and coil springs in rotary and roller switches is therefore essentially of. the inventive use of torsion bar springs for large circuit breakers completely different.

Nach der weiteren Erfindung wird die Raumausnutzung bei Leistungsschaltern noch dadurch verbessert, daß die Torsionsstabfedern in Antriebswellen selbst untergebracht sind, die zu diesem Zweck hohl sein müssen. Ferner können erfindungsgemäß die Torsionsstabfedern selbst gleichzeitig Antriebswellen sein. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt.According to the further invention, the space utilization in circuit breakers further improved by the fact that the torsion bar springs are housed in drive shafts themselves which must be hollow for this purpose. Furthermore, according to the invention, the torsion bar springs be drive shafts themselves at the same time. In the drawing are exemplary embodiments shown for the invention.

Fig. 1 zeigt .eine Torsionsstabfeder i i, die als Energiespeicher innerhalb. einer hohlen Antriebswelle 12 untergebracht ist. Die Enden 13 und 14 der Feder i i besitzen einen profilierten, beispielsweise gezahnt-en Querschnitt und sind in entsprechend hohlprofilierte Fassungen 15 und 16 tingepaßt: Die Fassung i_5 ist im Lager 17 gelagert und mit dem Handrad 18 fest verbunden. Die andere Fassung 16 ruht im Lager ig, an ihr ist die Hohlwelle In befestigt, an der sich der mit dem G@estäng@e 2o gelenkig verbundene Hebelarm 2 i befindet. Vom Gestänge 20 wird die Aus: lösekraft auf den zu bewegenden Teil, beispielsweise das bewegliche Schaltstück eines -elektrischen Schalters, übertragen: Der Hebelarm 21 wird von einem Sperrstift 22, der in eine Vertiefung 26 am Hebelarm 21 eingreift, in seiner Stellung festgehalten. Den Sperrstift 22 wiederum hält ein im Lagerkörper 17 drehbar gelagerter Doppelhehe123 gegen die Zugkraft einer Feder 2¢. In der gleichen Ebene wie der Doppeihehel23 befindet sich ein an der Fassung 15 sitzender Nocken 25.Fig. 1 shows .eine torsion bar spring ii, which acts as an energy store within. a hollow drive shaft 12 is housed. The ends 13 and 14 of the spring ii have a profiled, for example toothed-en cross section and are tingepaßt in corresponding hollow profiled sockets 15 and 16: The version i_5 is mounted in bearings 17 and rigidly connected with the handwheel 1 8. The other version 16 rests in the bearing ig, to which the hollow shaft In is fastened, on which the lever arm 2 i which is articulated to the G @ estäng @ e 2o is located. The tripping force is transmitted from the linkage 20 to the part to be moved, for example the movable contact of an electrical switch: the lever arm 21 is held in its position by a locking pin 22 which engages in a recess 26 on the lever arm 21. The locking pin 22 in turn is held by a double lever 123 rotatably mounted in the bearing body 17 against the tensile force of a spring 2 [. In the same plane as the double row 23 there is a cam 25 seated on the mount 15.

Die Fig. i und 2 zeigen den Antrieb- in entspanntem und verriegeltem Zustand vor der Betätigung, wobei Fig.2 ein Schnitt in der Ebene A-B ist. Durch Verdrehen des Handrades 18 im Uhrzeigersinn wird- die Torsionsstabfeder i i- gespannt, da sich das in der Fassung 15 sitzende Ende 13 mit dem Handrad mitdneht, wähnend das andere Ende 1 ¢ mit der Fassung 16 der Hohlwelle 12 und dem an dieser befindlichen Hebelarm 21 in seiner Stellung stehenbleibt, da der Hebelarm 2 i durch den Stift 22 an der Bewegung verhindert ist. Nach einer DInehung des Handrades um etwa go° stößt der Nocken 25 gegen den Doppelhebel 23 und verdreht diesen, so daß der Stift 22 von ihm frei kommt und durch die Feder 24. aus der Vertiefung 26 herausgezogen wird. Darauf erfolgt die Auslösung und Entspannung der Feder durch Drehung der Teile 14, 16, 12 und 2 i. Dien Zustand nacherfolgter Auslösung zeigt Fig. 3.FIGS. I and 2 show the drive in the relaxed and locked state before actuation, FIG. 2 being a section in the plane AB. By turning the handwheel 18 clockwise, the torsion bar spring i i- is tensioned, since the end 13 seated in the socket 15 moves with the handwheel, while the other end 1 ¢ with the socket 16 of the hollow shaft 12 and the lever arm located on it 21 remains in its position because the lever arm 2 i is prevented from moving by the pin 22. After the handwheel has been thinned by about go °, the cam 25 strikes the double lever 23 and rotates it so that the pin 22 comes free from it and is pulled out of the recess 26 by the spring 24. The spring is then released and relaxed by rotating parts 14, 16, 12 and 2 i. The state of the subsequent triggering is shown in FIG. 3.

In Fig. q. ist ein Antrieb. dargestellt, bei welchem die Torsionsstabfeder i i zugleich Antriebswelle ist. Soweit die Teile in dieser Figur dieselben sind wie in Fig. i, sind sie auch mit denselben Bezugzeichen versehen. Der Hebelarm 21 dient bei der in Fig. .4. dargestellten Anordnung nur zur Sperrung der Auslösebewegung beim Spannen der Feder, zur Übertragung der Auslösebewegung dagegen ist ein Ritzel27 vorgesehen.In Fig. Q. is a drive. shown in which the torsion bar spring i i is also the drive shaft. As far as the parts are the same in this figure as in Fig. i, they are also provided with the same reference numerals. The lever arm 21 is used for the in Fig. 4. The arrangement shown only to block the release movement when tensioning the spring, on the other hand, to transmit the triggering movement, there is a pinion27 intended.

Claims

PATENT ANALYSIS: i. The use of torsion bar springs as spring force storage with any to be kept in stock for a long time and at any Time that can be triggered at will to operate electrical switches for great achievements. z. Electrical circuit breaker according to Claim i, characterized characterized in that the Torsionsstab.feder housed in the hollow switch drive shaft is. 3. Electrical circuit breaker according to claim i, characterized in that that the torsion bar spring is also the switch drive shaft.