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Hintergrund
der Erfindung
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Schalter verwenden im Allgemeinen
eine Verriegelungsvorrichtung, um zu verhindern, dass einer von
zwei Schaltern eingeschaltet wird, um eine Verbindung mit einer
elektrischen Energiequelle herzustellen, wenn der andere Schalter
mit einer getrennten Energiequelle verbunden ist.
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Beispiele von verriegelten Schalterkammern sind
in den folgenden US-Patenten zu finden. US-Patent 3,663,773 mit
der Bezeichnung „Switchgear Draw-Out
Apparatus With Clutch-Interlock" beschreibt
einen Verriegelungsmechanismus, der mit der Kontaktschiebestange
in Eingriff kommt, wenn die Kontaktstücke des Schalters geschlossen
sind, um eine Herausnahme des Schalters zu verhindern. US-Patent
4,317,160 mit der Bezeichnung „Electrical Switchboard
Having Improved Drawout Apparatus" beschreibt einen Verriegelungsmechanismus,
der auf die Auslösestößelstange
wirksam wird, um zu verhindern, dass der Schalter aus den Leistungsschneiden
der Kammern entfernt wird, wenn die Kontaktstücke des Schalters geschlossen
sind.
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Die US-Patente 4,489,362 mit der
Bezeichnung „Electric
Switchboard Apparatus With A Breaker-Fuse Interlock" und 4,499,344 mit
der Bezeichnung „Interlock
Arrangement for Circuit Breaker Compartments" sind Beispiele für den Stand der Technik von
derartigen verriegelten Schaltern, wie sie mit Haupt- und Hilfsschalterinstallationen
verwendet werden, um sicherzustellen, dass nur ein Schalter mit
einer gegebenen elektrischen Verteilungsschaltung zu einer Zeit
in Betrieb ist.
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US-Patent 4,499,344 beschreibt eine
Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen Anspruches
1. Bei derartigen Verriegelungsvorrichtungen bleibt der Stand-by-Schalter
im Allgemeinen in einem Nicht-Rücksetzzustand,
so dass die arbeitenden Federn des Schalters gespannt werden müssen, bevor
der Stand-by-Schalter
eingeschaltet wird, um den arbeitenden Schalter zu ersetzen. Das US-Patent
5,561,451, erteilt am 29. Juli 1997 und mit der Bezeichnung „System
For Resetting High Ampere Rated Circuit Breaker Operating Springs" beschreibt einen
Schalter, bei dem die Federn des Betätigungsmechanismus des Schalters
nach einer Kontakttrennung gespannt werden, um eine rasche Verbindung
der Kontaktstücke
des Schalters mit dem zugeordneten elektrischen Verteilungssystems
zu gestatten.
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Die US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
08/653,596, eingereicht am 24. Mai 1996 und mit der Bezeichnung „Interlock
Arrangement for Circuit Breaker Compartments" beschreibt eine Anordnung zum Verriegeln
zwischen Schalterkammern, wobei der abgetrennte Schalter vollständig gespannt bleibt.
Ein Teil der Verriegelungskomponenten ist auf der Rückseite
der Schalter angeordnet und ein Teil der Verriegelungskomponenten
ist in den entsprechenden Kammern angeordnet.
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Bei stationären Anordnungen, wo die verriegelten
Schalter in festen Positionen sind und durch Betätigungshandgriffe ein- und
ausgeschaltet werden, sind die logischen Verriegelungskomponenten vollständig auf
der Rückseite
der Schalter per se angeordnet.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Schalterverriegelungsvorrichtung bereitzustellen,
bei der die Verriegelungskomponenten an der Rückfläche von jedem der verriegelten
Schalter befestigt sind und wobei der abgetrennte Schalter in einem
vollständig
gespannten Zustand bleibt für
eine rasche Einschaltung, wenn der verriegelte arbeitende Schalter
ausgeschaltet wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die Schalterverriegelungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
verwendet zwei Detektoreinrichtungen, wobei einer auf der Rückflä che von
jedem von einem Paar erster und zweiter angrenzender Schalter angebracht
ist und die durch eine langgesteckte Stange miteinander verbunden
sind. Die auslösende
Stößelstange
des Betätigungsmechanismus
in dem ersten Schalter löst
den zugeordneten Betätigungsmechanismus
des ersten Schalters aus, um die Kontaktstücke des ersten Schalters zu öffnen, wenn
ein Versuch gemacht wird, die Kontaktstücke des ersten Schalters zu
schließen,
wenn die Kontaktstücke
in dem zweiten Schalter bereits geschlossen sind, und umgekehrt.
Eine Übersteuerungs-Verbindungsanordnung
stellt sicher, dass ein vorbestimmter der verriegelten Schalter
einschaltet in dem Falle, dass ein konkurrierender Zustand zwischen
beiden Schaltern besteht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Draufsicht auf eine Verriegelungsdetektoreinrichtung,
die an der Rückseite
von einem Schalter gemäß der Erfindung befestigt
ist;
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2 ist
eine perspektivische Draufsicht, in isometrischer Projektion, von
den Komponenten in der Detektoreinrichtung gemäß 1;
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2A ist
eine perspektivische Draufsicht, in isometrischer Projektion; von
den Verbinderverbindungskomponenten in der Detektoreinrichtung gemäß 1;
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3 ist
eine perspektivische Draufsicht von zwei Detektoreinrichtungen,
die mit zwei Schaltern verwendet werden, die in einer vertikalen
Anordnung verriegelt sind;
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4A–4C sind schematische Darstellungen
von der mechanischen Verknüpfungseinrichtung,
die der in 3 gezeigten
vertikalen Schalteranordnung zugeordnet ist;
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5 ist
eine perspektivische Draufsicht von zwei Detektoreinrichtungen,
die mit zwei Schaltern verwendet werden, die in einer horizontalen
Anordnung verriegelt sind, und
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6A–6C sind schematische Darstellungen
von der mechanischen Verknüpfungseinrichtung,
die der in 5 gezeigten
horizontalen Schalteranordnung zugeordnet ist.
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Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Gemäß den Lehren der Erfindung
ist ein Industrieschalter 10, der aus einem Gehäuse 12 und einem
daran befestigten Deckel 11 besteht, so angeordnet, dass
die Leitungsbänder 13 von
dem Oberteil des Gehäuses
ausgehen und die Lastbänder 14 von seinem
Unterteil ausgehen, wie es in 1 gezeigt ist.
Eine Verriegelungsdetektoreinrichtung 15, die nachfolgend „Detektoreinrichtung" genannt wird und an
der Rückseite 17 von
einem U-förmigen
Detektorrahmen 16 befestigt ist, ist an der Rückfläche von dem
Gehäuse 12 befestigt
und so angeordnet, daß der
Steuerhebelstift 22 mit dem Auslösehebel 23 des Schalters
in Wechselwirkung tritt und die Stößelstange 42 (die
hier gestrichelt gezeigt ist) mit dem Sensorhebel 21 in
Wechselwirkung tritt, um den Zustand der Schalterkontaktstücke (nicht
gezeigt) zu steuern. Die Wechselwirkung zwischen dem Schalterstößel und
einem Auslösehebel
des Schalters ist mit weiteren Einzelheiten in der eingangs genannten
US-Patentanmeldung 08/653,596 beschrieben. Ein T-förmiger Hebel 20,
der vorstehende Zapfen 25, 26, 27, 31 aufweist,
verbindet die Detektoreinrichtung mit einer getrennten Detektoreinrichtung
durch eine Verbindungsstange 52 ( 3), den Steuerhebel 19 und mit der
Detektorhebel-Steuerverbindung 18. Es wird eine Verbinderverbindung 24 verwendet,
um in einer nachfolgend zu beschreibenden Art und Weise sicherzustellen,
dass einer von zwei derartigen verriegelten Schalter die Vorherrschaft
hat, wenn ein Wettbewerbszustand zwischen den Schaltern besteht.
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Die Detektoreinrichtung 15 wird
am besten verständlich,
indem nun auf die 2 Bezug
genommen wird, wobei der Detektorrahmen 16 so angeordnet
ist, dass der rechteckige Schlitz 16C das Ende von dem
Schalterauslösehebel 23 aufnimmt
und der rechteckige Schlitz 16D das Ende 42D von
der Stößelstange 42 des
Schalters aufnimmt. Das Ende 28D von der Auslösestange 48 des
Schalters (auch gestrichelt dargestellt) ist an dem Schlitz 23D von
dem Schalterauslösehebel 23 befestigt,
um die logische Ver knüpfung
zwischen dem Zustand der Schalterkontaktstücke in einer nachfolgend zu
beschreibenden Art und Weise festzusetzen. Zwei Halterungsstifte 35, 37 führen durch
Hülsen 38 hindurch,
um den Sensorhebel 21, eine Sensorhebel-Rückholfeder 34, den
Steuerhebel 19, die Verbinderverbindung 24 und die
Steuerverbindung 18 zu haltern. Ein T-förmiger Hebel 20, nachfolgend „T-Hebel" genannt, ist mit dem
Rahmen 16 durch den Stift 32 und die Hülse 33 verbunden,
mit der Steuerverbindung 18 und der Verbindungsstange 52 (3) durch einen der Zapfen 25, 26, 27, 31.
Die Verbinderverbindung 24 ist an dem Steuerhebel 19 an
dem einen Ende durch den Zapfen 30 und an dem Sensorhebel 21 an
dem gegenüberliegenden
Ende durch den Zapfen 35 verbunden. Die Steuerverbindung 18 ist
durch den Zapfen 29 an dem Steuerhebel 19 befestigt.
Der Steuerhebelstift 22 ist an dem Steuerhebel 19 befestigt
und trägt
eine Rolle 41 an einem unteren Ende, die durch den Schlitz 16C am
Boden des Rahmens 16 hindurchführt und durch den Schlitz 23C in
dem Schalterauslösehebel 23 hindurchführt, wie
es gestrichelt dargestellt ist. Es sind überall Scheiben 39 und Sprengringverbinder 40 verwendet,
um die Komponenten zu haltern und eine relative Bewegung zwischen
den Komponenten mit einer minimalen Reibung sicherzustellen.
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Das Übersteuerungsmerkmal der Verbinderverbindung 24,
wie es in 2A gezeigt
ist, ist durch die Federn 43,44 ausgebildet, die
mit den Verbindungen 45,46 durch Schlitze 48, Öffnungen 49,
Doppelendenstifte 47, Scheiben 50 und Sprengringeringe 51 verbunden
sind. Dies stellt eine Relativbewegung zwischen den zwei Verbindungen 45,46 sicher,
wenn eine Kraft auf ihre Enden durch entweder den Sensorhebel 21 oder
den Steuerhebel 19 ausgeübt wird, wie es bereits in 2 gezeigt ist. Wenn die
starre Verbinderverbindung 24', wie sie in 2 gezeigt ist, in einer der Detektoreinrichtungen 15 verwendet
ist, und die Verbinderverbindung 24, die in 2A gezeigte Federn 43, 44 benutzt,
innerhalb der anderen Detektoreinrichtung verwendet wird, wird die
einzelne Verbinderverbindung 24' die Federn in der Verbinderverbindung 24 überwinden
und sicherstellen, dass der Schalter, der der Verbinderverbindung 24 zugeordnet
ist und die Federn 43, 44 verwendet, in dem Fall
ausgelöst
wird, dass ein Versuch gemacht wird, einen der verriegelten Schalter
einzuschalten, wenn der andere bereits eingeschaltet ist oder wenn ein
Wettbewerbsversuch gemacht wird, beide verriegelten Schalter zur
gleichen Zeit einzuschalten.
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3 zeigt
zwei vertikal miteinander verriegelte Detektoreinrichtungen 15A, 15B,
wobei die zugeordneten Schalter der Klarheit halber weggelassen sind.
Die gestrichelt gezeigten Stößelstangen 42A, 42B des
Schalters arbeiten mit den zugeordneten Sensorhebeln 21A, 21B zusammen,
um für
eine logische Anzeige dahingehend zu sorgen, ob die Kontaktstücke in den
zugeordneten Schaltern geöffnet oder
geschlossen sind. Die Schalterauslösehebel 23A, 23B und
die daran befestigten Schalterauslösestangen 28A, 28B sprechen
an, um sofort den Schalter auszulösen, der der Detektoreinrichtung 15A zugeordnet
ist, falls der Schalter, der der Detektoreinrichtung 15B zugeordnet
ist, bereits eingeschaltet ist, da die Detektoreinrichtung 15B die
starre Verbinderverbindung 24B' enthält und die Detektoreinrichtung 15A die
By-Pass-Verbinderverbindung 24A enthält. Die Detektoreinrichtungen 15A, 15B sind
durch die Verbindungsstange 52 miteinander verbunden, die an
den unteren Zapfen 25A, 25B der T-Hebel 20A, 20B befestigt
ist. Die Steuerverbindung 18A ist mit dem linken Zapfen 27A an
dem einen Ende und mit dem Sensorhebel 21A an dem gegenüberliegenden Ende
verbunden. Die Steuerverbindung 18B ist dem rechten Zapfen 31B an
dem einen Ende und mit dem Sensorhebel 21B an dem gegenüberliegenden
Ende verbunden. Ein Kontakt mit den entsprechenden Schalterstößelstangen 42A, 42B dreht
die entsprechenden Sensorhebel 21A, 21B entgegen
der Vorspannung der Rückholfedern 34A, 34B und
dreht dadurch die entsprechenden Steuerhebelstifte 22A, 22B,
um die zugeordneten Schalterauslösehebel 23A, 23B dementsprechend
zu bewegen.
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Die mechanische logische Anordnung
zwischen einem vertikal verriegelten oberen Schalter 10A und
einem vertikal verriegelten unteren Schalter 10B ist den
folgenden 4A–4B dargestellt.
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Die Komponenten in der oberen Detektoreinrichtung 15A,
die dem oberen Schalter 10A zugeordnet sind, sind durch
den Buchstaben A gekennzeichnet, und die Komponenten in der unteren
Detektoreinrichtung 15B, die dem unteren Schalter 10B zugeordnet
sind, sind durch den Buchstaben B für gemeinsame Komponenten innerhalb
beider Einrichtungen gekennzeichnet. Wenn der Schalter 10A in dem
EIN-Zustand ist und der Schalter 10B in dem AUSLÖSE Zustand
ist, wie es in 4A gezeigt
ist, befindet sich die Steuerverbindung 18A, die mit dem T-förmigen Hebel 20A in
der Detektoreinrichtung 15A verbunden ist, in der horizontalen
Ebene und der Steuerhebelstift 22A ist links von der Mittellinie 53A. Die
Steuerverbindung 18B, die an dem T-förmigen Hebel 20B in
der Detektoreinrichtung 15B durch die Verbindungsstange 52 befestigt
ist, ist in der Gegen-Uhrzeigerrichtung gedreht worden, so dass
sich die befestigte Steuerverbindung 18B von der horizontalen
Ebene nach unten erstreckt und der befestigte Steuerhebelstift 22B sich
links von der Mittellinie 53B befindet.
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Wenn der Schalter 10A in
dem AUS-Zustand ist und der Schalter 10B sich in dem AUS-Zustand befindet,
wie es in 4B gezeigt
ist, hat der T-förmige
Hebel 20A in der Detektoreinrichtung 15A die Steuerverbindung 18A in
der Uhrzeigerrichtung gedreht, so dass der Steuerhebelstift 22A in
einer Linie mit der Mittellinie 53A ist. Der T-förmige Hebel 20B in der
Detektoreinrichtung 15B hat die Steuerverbindung 18B in
der Uhrzeigerrichtung gedreht, so dass die Verbindungsstange 52 in
Gegen-Uhrzeigerrichtung
gedreht ist, wodurch die befestigte Steuerverbindung 18B den
befestigten Steuerhebelstift 22B in eine Linie mit der
Mittellinie 53B bringt.
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Wenn der Schalter 10A in
dem AUSLÖSE-Zustand
und der Schalter 10B in dem EIN-Zustand ist, wie es in 4C gezeigt ist, hat der
T-förmige
Hebel 20A in der Detektoreinrichtung 15A die Steuerverbindung 18A in
der Gegen-Uhrzeigerrichtung gedreht, so dass sich der Steuerhebelstift 22A rechts
von der Mittellinie 53A befindet. Der T-förmige Hebel 22B in
der Detektoreinrichtung 15B hat durch die Befestigung an
der Verbindungsstange 52 die Steuerverbindung 18B in
der Uhrzeigerrichtung gedreht, so dass die befestigte Steuerverbindung 18B den
befestigten Steuerhebelstift 22B links von der Mittellinie 53B anordnet.
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5 zeigt
zwei horizontal miteinander verriegelte Detektoreinrichtungen 15A, 15B,
wobei die zugeordneten Schalter der Klarheit halber weggelassen
sind. Die gestrichelt gezeichneten Stößelstangen 42A, 42B des
Schalters arbeiten mit den zugeordneten Sensorhebeln 21A, 21B über die Öffnungen 16D zusammen,
um für
eine logische Anzeige zu sorgen, ob die den Schaltern zugeordneten
Kontaktstücke geöffnet oder
geschlossen sind. Die Schalterauslösehebel 23A, 23B und
die daran befestigte Schalterauslösestangen 28A, 28B arbeiten
mit den Sensorhebeln 21A, 21B durch die Öffnungen 16C miteinander
zusammen, um den Schalter, der der Detektoreinrichtung 15B zugeordnet
ist, sofort auszulösen, wenn
der der Detektoreinrichtung 15B zugeordnete Schalter bereits
verbunden ist. Dies geschieht, weil die Detektoreinrichtung 15A die
starre Verbinderverbindung 24A' enthält und die Detektoreinrichtung 15B die
By-Pass Verbinderverbindung 24B enthält. Die Detektoreinrichtungen 15A, 15B sind
durch die Verbindungsstange 52 miteinander verbunden, die an
den rechten Zapfen 26A, 26B der T-Hebel 20A, 20B befestigt
ist. Die Steuerverbindung 18A ist mit dem Stift 31A auf
dem T-förmigen
Hebel 20A verbunden, während
die Steuerverbindung 18B mit dem linken Zapfen 27B auf
dem T-förmigen
Hebel 20B verbunden ist.
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Die mechanische logische Anordnung
zwischen einem horizontal verriegelten Schalter 10A und
einem horizontal verriegelten Schalter 10B ist in den folgenden 6A–6B gezeigt.
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Die Komponenten in der Detektoreinrichtung 15A,
die dem Schalter 10A zugeordnet ist, sind durch den Buchstaben
A gekennzeichnet, und die Komponenten in der Detektoreinrichtung 15B,
die dem Schalter 10B zugeordnet ist, sind durch den Buchstaben
B für gemeinsame
Komponenten innerhalb beider Einrichtungen gekennzeichnet.
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Wenn der Schalter 10A in
dem EIN-Zustand ist und der Schalter 10B in dem AUSLÖSE-Zustand, wie
es in 6A gezeigt ist,
wird die Steuerverbindung 18A, die mit dem T-förmigen Hebel 20A in
der Detektoreinrichtung 15A verbunden ist, in Uhrzeigerrichtung
gedreht, und der Steuerhebelstift 22A befindet sich links
von der Mittellinie 53A. Der T-förmige Hebel 20B, der
an dem T-förmigen Hebel 20A durch die
Verbindungsstange 52 befestigt ist, wird in Gegen-Uhrzeigerrichtung
gedreht, so dass die befestigte Steuerverbindung 18B parallel
zu der horizontalen Ebene verläuft
und der befestigte Steuerhebelstift 22B sich links von
der Mittellinie 53B befindet.
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Wenn der Schalter 10A in
dem AUS-Zustand ist und der Schalter 10B in dem AUS-Zustand
ist, wie es in 6B gezeigt
ist, wird der T-förmige
Hebel 20A in der Detektoreinrichtung 15A in der
Gegen-Uhrzeigerrichtung gedreht, so dass die Steuerverbindung 18A den
Steuerhebelstift 22A in einer Linie mit der Mittellinie 53A anordnet.
Der T-förmige Hebel 20B in
der Detektoreinrichtung 15B wird in der Uhrzeigerrichtung
gedreht, so dass die Steuerverbindung 18B den befestigten
Steuerhebelstift 22B in einer Linie mit der Mittellinie 53B anordnet.
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Wenn der Schalter 10A in
dem AUSLÖSE-Zustand
und der Schalter 10B in dem EIN-Zustand ist, wie es in 6C gezeigt ist, wird der
T-förmige
Hebel 20A in der Detektoreinrichtung 15A in der Gegen-Uhrzeigerrichtung
gedreht, so dass die Steuerverbindung 18A den Steuerhebelstift 22A rechts von
der Mittellinie 53A anordnet. Der T-förmige Hebel 20B in
der Detektoreinrich tung 15B wird in Uhrzeigerrichtung gedreht,
so dass die befestigte Steuerverbindung 18B den befestigten
Steuerhebelstift 22B links von der Mittellinie 53B anordnet.
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Vorstehend ist eine Anordnung zum
Verriegeln zwischen einen hohen Nennstrom aufweisenden Schaltern
beschrieben worden, wobei nur der eine von zwei miteinander verriegelten
Schaltern zu einer Zeit eingeschaltet werden kann. Die Schalter sind,
obwohl sie in den AUSLÖSE-Zustand
in der Kammer gedreht sind, in der Lage, später eingeschaltet zu werden,
ohne dass Schließfedern
des Schalterbetätigungsmechanismus
neu gespannt werden müssen.