DE7144791U

DE7144791U - Antrieb für elektrische Schalter

Info

Publication number: DE7144791U
Application number: DE19717144791
Authority: DE
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1971-11-27
Filing date: 1971-11-27
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2158978A1

Description

OALOE-BMAG
Blektrizitäts-Aktiengesellschaft
403 RatjLngen
Bahnstraße 39-47

Ratingen, den 25» Nov. 1971

TP-Nr. 1061

Antrieb für elektrische Schalter

Die .Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für elektrische Schalter mit je einem Federkraftspeicher für die Bin- bzw. Ausschaltung, bei dem jeweils ein Ende zweier, in die gleiche Richtung wirkende federn an einem, diese Federn gemeinsam spannenden Federhebel befestigt ist, und wobei das andere Snde der einen Feder unmittelbar am Schalthebel angreift, während die Kraft dor anderen Feder über den Federhebei und einer Schubstange an den Schalthebel gelangt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb, insbesondere für Hochspannungsleistungsschalter, möglichst verschleißfest, d.h. mit großem ächalthäufigkeitsvermögen und dennoch mit geringem Herstellungsaufwand, bei Wahrung WirtschaftIieher Abmessungen, also kleinräumig, zu erstellen. Die Aufgabe ist weit gespannt} sie l'ßt sich wohl auch nur lösen, wenn sämtliche ~ntr -ebsteile von den Kraftspeiehern bis zu der Sperr- und Auslösevorrichtung, sowie die Art der Einbringung der Kraft und ihre Übertragung systematisch untersucht und verbessert werden. Dafür*besonders geeignet, wird

X als

der eii-ö^iigs genannta Antrieb betrachtete Br wird erfind ngsgemäß dadurch, verbessert, daß der Federliebel als einarmiger HebeJ rusgebildet und sein Spannwinkel auf der Antriebswelle nur etwa halb 30 groß ist, wie der entsprechende Schaltv/iiikel des Schalthebels auf der SchalterweTlö«.

Dies läßt sich auf einfache Weise durch jfange und &C3talt der Hebel erreichen, bietet .-.ber der Vorteil der Auslegung der Schaltfedern für ei gerinre Spannkraft. JDie wirksaro Länge des Schalthebeln zur Schalterwelle kann bei uirjm so großen Schaltwinkel vorteilhaft von einem Minimal - bis zu eimern Maximalwert ausgenutzt werden, wobei diese w-rksame Schalthebellänge aem Kraftbedarf der Schalthandlungen genau angepaßt werden kann\ εο kann sie z.B. am Ende d?r Sin- sowie am Anfang der Ausschaltung groß gewählt werden_o Ss braucht .vohl niciiC besonders hervorgehoben weiden, daß durch diese Maßnahme keine Energie unnötig vergeudet ist, und demzufolge auch die Sperr- und Auslösekräfte auf ein notwendiges Maß begrenzt sind.

Im übrigen gestattet es der erfindungsgemäße Antrieb, die Kraft vorteilhaft über eine Kurvenscheibe einzubringen. Über eine Kurvenscheibe kann man bekanntlich den unterschiedlichen Kraffhsüarf der zu spannenden Federn in "Verbindung mit den jeweils v/irkenden Hebellängen ausgleichen. Das ist hier besonders wichtig, weil der Herstellungsaufwand für die Spannexnrichtung bekanntlich dann am gering, ,en ist, wenn das Aufzugsmoaent über die gesamte Spannzeit konstant gehalten, werden kann. Eine solche Kurvenscheibe wird aber nur vernünftige Abmessungen dann erreichen; wenn ein entsprechend kleiner SpannVfinkel anfällt· Zwar wäciist bei einem solchen Spannwinkel zwangsläufig die Länge des 3?ederhebels, um die nötige Spannkraft zu erreichen» Hier kommt der Erfindung aber die Verwendung des einarnugen Federhebels für den Lagerdruck seiner Welle sehr zustatten. Wurde nämlich die Ausschaltfeder an

• · »111

I I

einem separaten Hebelarm befestigt, so daß z.Bo uia 100 ^% versetzte Hebel gebildet wären, so würden nicht nur.erhebliche Lagerdrücke in der Einschaltstellung anfallen, aondem auch ein Mehr an Raum- und Materialaufwendungen. Dagegen ist es leicht einzusehen, daß beim neuen Antrieb die AusBohaltfeder nur geringe Kräfte auf die Federhebellagerung ausüben kann.

Besondere Erwähnung bedarf noch die Sperr- und Auslösevorrichtung des Antriebes. In ihr wird erfindur.gsgemäß die ,Speicherkraft nicht hauptsächlich an den üblichen kuslb'sehalbwellen gehalten, sondern auf einen Stützhebei in Richtung auf seinen Lagerungspunkt so übertragen, daß in ihm nach seiner Entklinkung noch ein Drehmoment für seine Verschwenkung zur Freigabe der Speicherkraft aufgebracht wirdο Δη Hand beigefügter Zeichnungen wird zunächst in den Fig» 1-3 die Sanktion des bekannten Antriobssystems beschrieben. In den Mg. 6 und 7 ist sodann das Wesentliche des erfinderischen Antriebes gezeigt, wobei, des besseren Verständnisses wegen, teilweise die Bezeichnung funktionsgleiche Teile des bekannten Antriebes in .Klammern mitangeführt sind« Nach Pigo 1 befindet sich in einem Schalterpol 1 die Lichtbogenlöscheinrichtung 2, sowie der ortsfeste .Einsteckkontakt und der ortsfeste Gleitkontakt 4ο Im letzteren befandet sich in der Ausschaltstellung der Schaltstift 5» der sich nach unten gradlinig durchschieben läßt, um in d»r Einschaltstellung die beiden Kontakte 3 und 4 elektrisch leitend zu verbindenβ

ka. dem oberen Lüde des Schaltstiftes 5 ist der Bolzen 6 angebracht, dsr sich im KraftSchluß au der Gabel 7 am freien JSnde des Schaltarmes 8 befindet· Letzterer ist frei drehbar auf der ortsfesten Schaltwelle 9 angeordnet, er steht jedoch. 3η kraftschlüssiger Verbindung zu dem Schalthebel 10 und dem Sperrhebel 11 ο

An dem fielen Ende des Schalthebels 10 ist das untere Ende der BinscLaltfeder 12 eingehängt, die oben an dem freien

Ende des Pederhebels 13, bzw» in dessen Nälie eingehängt ist. Sine ' Stange 14 mit Xan^loch 15 hält die Einschaltfeder 12 auf j

Vorspannung und bildet für die Links verschwenkung des Feder- ·■ hebeis 13 bei naheau entspannter Einsehaltfeder 12 eine kraftschlüssige Schubstangenverbindung von dem Pederhecel 2U dem Schalthebel 10_o

Der Pederhebel 13 ist frei drehbar auf der ortsfesten Antriebswelle 16 gelagert, steht jedoch zu dsin ]?ederhebel 17 und dem Antriebshebel 18 sowie zu dem Sperrhebel 19 in Kraftschluß·

An dem freien finde des Federhebels 17 ist das untere JBnde der Ausschaltfeder 20 eingehängt, die mit ihrem oberen Ende im ortsfesten Lager 21 eingehängt ist.

In der gezeichneten Stellung hält die Vorspannung der Ausschaltfeder 20 den Schaltstift im Endanschlag der Ausschaltstellung. Weiterhin fixiert ist der Schaltstift in dieser Stellung durch den Sperrhebel 11, dessen freie Schwenkbewegung durch die in Sperrstellung gedrehte Halbwelle 22 gehindert wirdo Letztere kann über den Auslösehebel 23 in JPreigabestellung gedreht werden»

Wird jetzt durch eine äußere Kraft der Antriebshebel 18 nach Pig. 2 in Pfeilrichtung nach rechts verschwenkt, dann spannt sich die Bins ehalt feder 12 sowie die Ausschaltfeder 20.» Der blockierte Schaltarm 8 kann dieser Bewegung nicht folgen. Die Schwenkung des Antriebshebels 18 wird soweit fortgesetzt, bis der Sperrhebel 19 in Verbindung mit der Halbwelle 24 in eine Sperrstellung gelangt.

Wird jetzt nach Figo 3 über den Auslösehebel 23 die Halbwelle 22 in 2?reigabestellung gedreht, dann kann sich das drehbare System auf der Schaltwelle 9 unter dem Kraft-

einfluß der Einschaltfeder 12 verschwenkenj es erfolgt eine Einschaltung_o

Y/ird jetzt über den Auslösehebel 25 die Halbwelle 24 in Freigäbestellung gedreht, dann wird unter dem Krafteinfluß der Ausscbaltfeder 20 das bewegliche System auf der Antriebswelle 16 verschwenkt, dabei wird diese Bewegung unter dem Kraftschluß der Stange 14 auf das bewegliche System der Schaltwelle 9 übertragen un£ es erfolgt eine Ausschaltunge

gesamte System gelangt wieder in die in Fig· 1 gezeigte Ausschaltstellung, das Sehaltspiel ist abgeschlossen.

Wie aus der Beschrexbung hervorgeht, führt der Antriebshebel 18 beim Spannen der beiden Federn 12 und 20 eine Rechtsschwenkung und beim Entspannen der Ausschaltfeder eine Linksschwenkung aus. Sr ist in dieser Anordnung für Band- oder sonstige Antriebsformen nicht verwendbar, da er beim Schalten auf einen Kurzschluß schlagartig zurückschnellt« JBs müßte im Falle, daß der Antrieb als Federsprungantrieb ausgebildet ist, doh. die Einschaltung erfolgt direkt nach Spannen der Federn, eine blitzartige Entkupplung der äußeren Antriebskraft zu diesem Antriebshebel 18 vorgesehen werden* Derartige Einrichtungen lassen sich nur mit aufwendigen Mitteln verschleißfest erstellen·

Andererseits war die Forderung erhoben» die äußere Antriebskraft möglichst klein zu halten, d.h. sie möglichst gleichmäßig ohne Spitzenwerte einzubringen· Wie eich dieses » zweckmäßig durchführen läßt, ist in Fig. 4 dargestellt·

Auf einer ortsfest gelagerten Welle 26 ist die Kurvenscheibe befestigt, auf deren äußerer Mantelfläche bei einer vollen

:- 6

Umdrehung die Rolle 28 abläuft, die auf dem freien .Ende des Antriebshebels 18 drehbar gelagert ist. Bei einer durch eine äußere Kraft bewirkten vollen Umdrehuag der Kurvenscheibe 27 wird demnach der Antriebshehel 18 zum Spannen der Schaltfedern 12 und 20 nach rechts verschwenkt, so, daß nach erfolgter Verklinkung der Kraftschluß aufgehoben wird und die Rolle 28 bei einer Ausschaltung in die gestrichelte Stellung zurückschwenken kann.

Die Kurve i3t so ausgelegt, daß unter Berücksichtigung der Federkennlinien, der übertragenden Hebel und deren jeweiliger Konstellation für den Aufzugsvorgang,ein gleichbleibendes Drehmoment auf die Welle 26 aufzuwenden ist.

Da die Auslösekräfte für eine Ausschaltung im allgemeinen sehr gering sind, andererseits aber auch um den Verschleiß der Halbwelle 24 herabzusetzen, sieht die Erfindung nach Fig. 5 an dieser Stelle eine Kraftuntersetzung vor»

Hierzu ist an dem freien Schenkel des Sperrhebels 19 die Rolle 29 frei drehbar gelagert; sie stutzt sich in Sperrstellung auf dem Stützhebel 30 ab, der frei drehbar auf der Welle 31 gelagert ist. .Die Stützfläche ist zur Tangente des Schwenkkreises dieses Hebels 30 etwas geneigt, so daß durch die Aufstützkraft eine urehkomponente für den Hebel 30 erzeugt wird. Der Hebel 30 kann dieser Krafteinwirkung erst dann folgen, wenn die durch die Halbwelle 32 blockierte Sperrklinke 33 durch Betätigung des Auslösehebels 34 freigegeben ist. Erst dann drückt die Rolle 29 die Stützfläche des Stützhebels 30 nach unten und gibt die Schwenkbewegung des Sperrhebels 19 zu einer Ausschaltung frei.

Der Stützhebel 30 ist durch einen weiteren Federhebel 35* verlängert, an dessen freiem Ende die Rückholfeder 36 einge

■-₇

hängt ist, die wiederum am unteren JSnde an dem ortsfesten Lager 37 .befestigt ist.

Naturgemäß läßt sich dieses Kraftuntersetzungssystem auch auf den Sperrhebel 11 übertragen.

Ss gibt noch eine Anzahl von gegenseitigen Verriegelungen der einzelnen Bewegungsglieder, die will- oder unwillkürliche Pehlrnanipulationen ausschalten, wie beispielsweise das Weiterdrehen der Kurvenscheibe 27 nach einem .Federaufzug oder unsachgemäße Betätigung der Auslösehebel 22 und usw.. Diese Zusatzeinrichtungen Qind aber nicht Gegenstand der Erfindung.

In der konstruktiven Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebes nach den Pig. 6 und 7 ergeben sich sehr zweckmäßige Vereinfachungen« Zunächst ist die Stange 14 mit Langloch 15 durch ein konzentrisch zur Einschaltfeder 12 gelegtes Teleskopsystem 14 ersetzt, ferner werden die J?ederhebel 13 und zu einem gemeinsamen Hebel ausgebildet. Dann bilden die Wellen 26 und 31 eine gemeinsame Welle. Ferner wird der Antriebshebel 18 mit dem Sperrhebel 19 zusammengelegt und mit einer Rolle 29 ausgestattet.

In den Fig. 6 und 7 wird gezeigt, wie sich in raumsparender Weise die einzelnen Bauelemente in einem geschlossenen Antriebsblock zusammenfügen lassen. Zur besseren Übersicht sind zwei Längsschnitte in zwei Punktionsebenen mit der gemeinsamen Antriebswelle 16, der Stützwelle 31 in baulicher Einheit mit der Welle 26 und der Schaltwelle 9 durch den Antriebsblock gelogO. Zur besseren Ausnutzung der Einschalt feder 12 ist der Schalthebel 10 gewinkelt.* Die Stange H ist funktionsgleich durch ein Teleskop 14 ersetzt. Der gemeinsame Pederhebel 13» 17» an dem oben die Aul,-schaltfeder 20 eingehängt ist, bildet mit dem Antriebshebel und der Rolle 28 eine bauliche Einheitο

Der. Antrieb ist in Ausschaltstellung gezeichnet (Schema nach JTlgö 1)» JDeinnach befindet sich die Rolle 28 in der tiefen Ausspannung der Kurvenscheibe 27« Letztere ist an dem Kettenrad 3ö befestigt und dieses wird durch die Rollenkette 39 und das Kettenritzel 40 angetrieben, das auf der Antriebswelle 16 gelagert ist und über Hand oder Motorantrieb betätigt werden kann.

In der Pig« 7 ist der Sperrhebel 19 mit der Rolle 29 zu ermannen, ferner der Stützhebel 30 in baulicher Einheit mit der Sperrklinke 33 die mit dem Hebel 35 zusammengelegt ist, sowie die Halbwelle 32 und die Rückholfeder 36 die nun mit 47 bezeichnet ist.

Dieses Kraftuntersetzungssystem für die Ausschaltauslösung ist im vorliegenden Falle auch für die Einschaltauslöaung vorgesehen, es ergeben sich Analogien zu den einzelnen Bauteilen.¹ Sperrhebel 19 'and 41, Solls 23 und 42, Stützhebel 30 und 43, Sperrklinke 33 und 44, Halbwelle 32 und 45 sowie Hebel 35 und 46.

Die die Sinsehaltfeder 12 tragenden Hebel 10 und 13 sind nach Fig. 6 so gestaltet und so angeordnet, daß während des Sinschaltvorganges, während sich die Einschaltfeder 12 kontinuierlich entspannt, sich das dadurch auf die Schaltwelle 9 und somit das auf die nicht eingezeichneten beweglichen Schaltelemente übertragene .Drehmoment kontinuierlich vergrößert und in der Einschaltstellung einen Maximalwert aufweist. Das bedeutet ein-erseits, daß die Verriegelungskraft für die -gespannte Jeder ein Minimum aufweist, andererseits aber auch, daß die Jeder selbst mit relativ geringer Arbeitskraft ausgestattet werden braucht. Umgekehrt bringt dadurch die Ausschaltfeder 20 bei Beginn der Ausschaltung ein besonders großes Sehaltdrehmoment auf, demnach braucht auch sie, da sie ihre maximale Energie genau an der richtigen Stelle zum Sinsatz bringt, auch nur relativ gering ausgelegt werden· Dieser Umstand, daß die beiden Energie— hauptspeieher mit relativ geringer Speieherenergie aus-

_ Q —

kommen, trägt naturgemäß wesentlich zur wirtschaftlichen Ausgestaltung des gesamten Antriebes bei und unterstreicht seine besondere Fähigkeit, eine hohe Schalthäufigkeit zu "bewältigen.

Ferner ist der Sperrhebel 41 mit einem Kurvenstück 48 ausgestaltet mit der Aufgabe, nach erfolgter Auslösung der Halbwelle 45, d.h. nach verschwenktem Sperrhebel 41,den StUtzhebel 43 und damit die Sperrklinke 44 in ihrer Ausgelöst-Steilung zu halten, damit beim Ausschalten eine Schlag beanspruchung auf die Hebel 43, 44 ausgeschlossen wird. Mit 49 ist ein gemeinsamer Rückanschlag bezeichnet.

- 10 -

Claims

Eatingen, den 25. Nov." 1971

TP-Nr. 1061

Ansprüche

1.) Antrieb für elektrische Schalter mit je einem 3?ederkraftspeicher für die Ein- bzw. Ausschaltung, bei dem Jeweils ein Ende zweier in die gleiche Richtung wirkende !federn an einem» diebe Federn gemeinsam spannenden Federhebel befestigt ist, und wobai das andere Ende der einen ¥eder unmittelbar am Schalthebel angreift, während die Kraft der anderen ^edor über den FtCerhebel und einer Schubstange an den Schalthebel gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Eederhebel (13) als einarmiger Hebel ausgebildet und sein Spannwinkel auf der Antriebswelle (16) nur etwa halb so groß ist, wie der entsprechende Schaltwinkel des Schalthebels (10) auf dor ßchalterwelle (9).

2·) Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewinkelte Schalthebel (10) jeweils in der Einschaltstellung des Schalters den größter Hebelarm zur Schaltwelle (yj| erreicht.

3«) Sperr- und Auslösevorrichtung für den Antrieb naoh den Ansprüchen 1 und 2* dadurch gekennzeichnet, daß die

- 11 -

up ei eher kr aft über eine Rolle (29, 42) eiiir- Spei'rhecels (19» 41) nahezu auf den Mittelpunkt der Lagerstelle e Stützhebels (50, 43) wirkt und ihn nach seiner !Freigabe •verschwenkt, so daß der Sperrhebel (19» 41) für die Hergabe der Speicherkraft frei abrollen kann₀

4o) Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Stützhebel (30, 43) über el.ie mit ihm verbundene Sperrklinke (33, 44) von einer Halbwelle (32, 45) blockiert bzw. ausgelöst wirdo

5.) Vorrichtung ^lach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie jeweils für die Aus- und für die Einschaltung vorhanden ist_; und die Stiitzhebel (30, 43) mit den Sperrklinken (33; 44) symmetrisch zueinander drehbar auf einer Welle (31) gelagert sind and welche außerdem als Lager für eine Kurvenscheibe (27) zum Spannen des Antriebs und dessen Antriebsorgan (38, 39) dient·

6.) Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhebel (19, 41) auf einer Kreisbahn an den Stützhebeln (3O₉ 43) abrollen.

7o) Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhebel (19» 41) ein Kurvenstück (43) tragen, das die jeweils dazugehörigen Stützhebel (30, 43) mit ihren ßperrklinken (33, 44) in ihrer jeweiligen Ausgelöststellung hält.

60) Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß der eine, mit dem Federhebel (13) kraftschlüssig verbundene Sperrhebel (19) auf einer Welle (16) gelagert ist, die gleichzeitig auch das Lager für ein Airfcriebsritzel (4Oj bildet.

- 12 -

l" lit·" I til ,

ι ι . ■ ■ :'/,

■ <·· «>-<«fl< AIU

9.) Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß. für ihr symmetrisch angeordnetes Hebelsystcm (30, 33> ' 43» 44) eine gemeinsame Rückholfeder (47) sowie ein gemeinsamer Rückanschlag (49) vorhanden ist ο

10.) Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 9» gekennzeichnet durch die Verwendung von sich selbst stabilisierten Zugfedern (12, 20) als Energiespeicher·