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Stoßdämpfungseinrichtung für die Hubbegrenzung bei Schalterantrieben,
insbesondere für elektrische Hochspannungsschalter Die Erfindung bezieht sich auf
eine Dämpfungseinrichtung zum Auffangen von Schaltstößen bei elektrischen Schalterantrieben,
insbesondere für Leistungsschalter.
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Es ist bekannt, zum Auffangen von Schlägen bzw. Stößen Ölbremsen zu
verwenden. Bei entsprechender Anordnung und Ausbildung der Zubehörteile, insbesondere
der Regulierorgane für 0lbremsen, lassen: sich verhältnismäßig gute Dämpfungsverhältrnisse
erzielen. Dies wird vor allem dadurch bedingt, daß die Arbeit nicht auf den, beim
Anstoß miteinander in Berührung kommenden Flächen des feststehenden und beweglichen
Teiles der Stoßdämpfungseinrichtung, sondern in einer getrennten Vorrichtung vernichtet
wird. Man hat es somit infolge der Freiheit hinsichtlich der Bemessung der Dämpfungsorgane
in der Hand, die Stoßkräfte zu beherrschen. Derartige Einrichtungen erfordern jedoch
entsprechend angeordnete und ausgebildete Zubehör-, insbesondere Regulierorgane.
Es ergeben sich somit Bauarten, die unter anderem verwickelt sind und eine dauernde
Wartung erfordern. Außerdem setzen sie eine hohe Genauigkeit bei der Fertigung voraus.
Man
hat aber auch die Anwendung von Reibungsdämpfungseinrichtungen, z. B. in Form von
messerartigen Dämpfungsgliederii, für Mastschalter empfohlen. Derartige Reibungsdämpfungseinrichtungen
sind aber darauf angewiesen, die Arbeit beim Auffangen von Schaltstößen in den Flächen
zwischen den beweglichen und festen Teilen der Einrichtung zu vernichten. Da eine
solche Maßnahme je-
doch zum wirksamen Auffangen von Schaltstößen häufig nicht
ausreichte, so mußten meistens trotzdem zusätzliche Mittel in Form von Bremsen,
z. B. Flüssigkeitsbremsen, angewandt werden.
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Es ist ferner zum Auffangen von Schaltstößen bekannt, Pufferfedern
miteinem starren Anschlag zu verwenden. Zur Beherrschung der beim Schalten auftretenden
Kräfte ergeben sich jedoch fürderartige Pufferfedern erhebliche Abmessungen. Ferner
kann bei Verwendung einer Schraubenfeder meistens nur ein Teil der Windungen zum
elastischen Auffangen der Stöße restlos ausgenutzt werden, wodurch oft eine Überbemessung
:der Dämpfungsvorrichtungen bedingt wird. Außerdem verursachen derartige Pufferfedern
bei ihrer Entspannung eine bedeutende Rückwirkung, die sich auf die, Schalterantriebe
unangenehm auswirkt.
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Es sind ferner Einrichtungen zur Vernichtung der Massenenergie der
bewegten Teile elektrischer Schalter bekannt, bei denen zwei auf Bolzen lose vorgesehene
Bremsscheiben in der Weise gegen einen Teil des beweglichen Gestänges federnd verspannt
sind, d!aß sie von diesem beim Ein- und Ausschalten bis zu einem festen Anschlag
mitgenommen werden und sich alsdann das Gestänge unter überwindung der Reibung an
den stillstehenden Bremsscheiben bis zti seiner Endstellung allein weiterbewegt.
Bei unzureichender Bremswirkung wird hierbei die Restenergie unelastisch und ungedämpft
von als Anschläge dienenden Bolzen aufgenommen, so@ daß nicht der gesamte Hub der
Dämpfungseinrichtung ausgenutzt werden kann. Ein weiterer \ achteil einer derartigen
Dämpfungseinrichtung j besteht darin, daß die Masse der Bremsscheiben einschließlich
der Bolzen und Rallen für sich allein gegen einen starren Anschlag aufläuft. Die
Größe der Reibungsfläche ist bei der bekannten Einrichtung nur sehr klein. Es müssen
daherentwedersehrgroßeDämpfungswege oder erhebliche Flächendrücke angewendet werden.
Dies kann nur durch Federn erreicht werden, dieeinen großen Anpressungsdruck hervorrufen,
diel aber ihrerseits, weil sie mitbewegt werden, eine Vergrößerung der Schaltermasse
und :damit auch eine Vergrößerung der nicht elastisch aufgenommenen Arbeit am festen
Anschlag hervorrufen. Demgegenüber geht die Erfindung davor aus, daß eine sichere
Erreichung der Endstellung des Schalters davon abhängig ist, daß die abzudämpfende
Bewegungsenergie so groß ist, daß sie mit Sicherheit den ganzen durch ,die Bauart
bedingten Hub der Dämpfungseinrichtung ausnutzen muß, weil andernfalls der Schalter
noch vor dem Erreichen der Endstellung abgebremst wird. Hierbei ist die Anordnung
beim Erfindungsgegenstand so getroffen, daß eine dauernd zunehmende Kraft durch
das Spannen der elastischen Glieder erreicht wird, so daß die Dämpfungseinrichtung
jede beliebige Schaltarbeit aufnehmen kann, die nur durch die Festigkeit des Federwerkstoffes
begrenzt ist. Dabei besitzt der Erfindungsgeggenstand keine zusätzliche Spanneinrichtung
zur Erzeugung der Preßwirkung, sondern verwendet das Prinzip eines ein- oder mehrmals
um die Welle geschlungenen Seiles zur selbsttätigen Erzeugung der Reibung.
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Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß das Zwischenorgan,
in dem mittels Reibungsflächen die Bewegungsenergie des Schalters vernichtet wird,
aus einem elastischen, ein- oder mehrfach um einen Zylinder geschlungenen, mit einem
Anschlag versehenen -Band besteht, das erst nach Beaufschlagung durch den,
abzudämpfenden Schalterteil derart gespannt wird, daß in den Berührungsflächen zwischen
Band und Zyliiider eine sich steigernde Reibungskraft erzeugt wird.
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Durch die Ausbildung der Reibungsflächen auf einem ganzen Umfang bzw.
auf einigen Windungen des Umfanges wird erreicht, daß der Dämpfungsweg im Vergleich
zu einem solchen bei den bekannten Einrichtungen verschwindend klein ist, so daß
die Ungenauigkeit der Endstellung ohne Belang ist. Durch die Anordnung eines Zwischenorgans
aus elastischem Band erhält man hierbei den Vorteil, daß bei schnellschaltenden
Geräten die -1lassenwirkung der Bremseinrichtung auf den festen Anschlag sehr stark
verringert wird. Das vorstehend angegebene Umschlingen des Zylinders mittels des
elastischen Bandes sorgt dafür, daß die für die Dämpfung wirksame Berührungsfläche
bei kleinen Abmessungen der Einrichtung sehr groß wird. Außerdem ist hierbei die
Möglichkeit gegeben, mit kleinen Bremswegen zu arbeiten. Obwohl die Erfindung von
Flüssigkeitsbremsen keinen Gebrauch macht, erlaubt sie somit, sowohl die Vorteile
der Flüssigkeitsbremsen als auch die Vorzüge der einfachen federnden Stoßd'ämpfungseinrichtungen
ohne ihre Nachteile zu erzielen. Die Verwendung findenden Mittel sind nicht nur
sehr einfach, sondern beanspruchen wenig Raum. Hierbei wird nicht nur die Wartung
entbehrlich, sondern darüber
hinaus eine lange Lebensdauer der Dämpfungseinrichtung
gewährleistet.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veran schaulicht; es zeigt Fig. i eine; schematische Darstellung der Dümpfungsei.nrichtung,
Fig. 2, 2 a, 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen eines der Dämpfungsorgane, Fig.
5, 6 und 7 weitere Abarten der Dämpfungseinrichtunig.
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Nach Fig. i wird als bewegliches Zwischenorgan, in -dem, mittels Reibungsflächen:
die Bewegungsenergie des Schalters vernichtet wird, ein elastisches Band i, vorzugsweise
aus Metall, verwendet. Das um einen Zylinder geschlungene Band i ist mit einem federnden
vorstehenden gekrümmten Endteil 2 versehen, der mit einem feststehenden Wegbegrenzungsanschlag
3, z. B. einer Klinke, zusammenwirkt. Der Anschlag 3 kann starr ausgeführt und mittels
eines beliebigen Gelenkes 4 schwenkbar gelagert sein. Bei Verwendung eines nicht
hinreichend elastischen Bandes kann der An-
schlag 3 verschiebbar gelagert
sein, wie es durch punktierte Linien in Fig. i angedeutet ist. Zu diesem Zweck kannder
Anschlag 3 mit einem Kolben: io zusammengebaut werden, der in einem mit Flüssigkeit,
z. B. Öl, oder mit Gas gefüllten oder eine Feder aiu#fnehmien, den geschlossenen
Zylinder 2o beweglich angeordnet ist. Bei einem Schalt-, z. B.. Ausschaltvorgang
führt das zwischen dem beweglichen Schaltteil und dem Wegbegrenzungsanschlug befindliche
Band i eine Drehbewegung aus. Das Band i kommt mit seinem vorstehenden. Endteil
2 bei Beendigung des Schaltvorganges gegen den: Anschlag 3 zu liegen und wird erst
dabei durch den abzudämpfenden Schalterteil gespannt. Der Schaltstoß wird vond #em
Band i aufgefangen, indem das Band auf Zug --beansprucht wird und durch eine Verlängerung
eine mit Reibung verbundene Relativbewegung ausführt. Das Band wird somit erst nach
Beaufschlagung durch den abzudämpfenden Schalterteil derart gespannt, daß in Berührungsflächen
zwischen Band und Zylinder eine sich steigernde Reibungskraft erzeugt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fg.2 und 2 a besteht das Zwischenorgan
der Stoßdämpfungseinrichtung aus einem z. B. federnden, auf eine feststehende Achse
4 bzw. einen Bolzen: aufgebrachten, schraubenförmig gewickelten Band i und einer
am Stützpunkt angreifenden Zugfeder 5. An dem freien Ende des Bandes i kann somit
eine Stoßkraft p=poe ,ua einwirken, wenn mit ,u der Reibungskoeffizient, mit a d#e
Anzahl der Windungen und mit po die Kraft bezeichnet wird, für die die Feder i bemessen
ist. Auch in diesem Falle wird somit. der Stoß nicht nur durch die Elastizität des
Bandes und der Feder abgefangen, sondern es wird zusätzlich infolge der Reibung,
und zwar indem mit der Windungszahl steigenden Maße-, die Bewegungsenergie vernichtet.
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Gemäß Fig. 3 wird ein im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. i aus
mehreren Win-,dungen bestehendes Band i aus elastisch-dehnbarem Werkstoff benutzt.
Ein derartiges elastisch-dehnbares Band i ist ähnlich wie bei ,der Ausführungsform
nach den Fig. 2 und -2a auf eine feststehende Achse 4. aufgebracht. Im Gegensatz
zu,derAusführun..sform nach Fig.2 und 2-aist das Band i jedoch mit seinem Endteil
12 mit der Achse 4. unnachgiebig verbunden. Die, Aufnahme eines Schaltstoßes vollzieht
sich bei dieser Anordnung also in der Weise, daß das Band i vermöge seiner Elastizität
je nach seiner Anordnung auf der Achse 4 mehr oder weniger auf- oder abgewickelt
wird. Auch bei dieser Bauart wird das Band erst nach Be@aufschlagung durch den abzudämpfenden
Schalterteil derart gespannt, daß die Vernichtung der Bewegungsenergie sich im wesentlichen
durch die steigende Reibungskraft zwischen den Bandwindungen und der Achse 4 vollzieht.
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Das Eigenartige der Anordnung nach der Fig. 4 besteht darin, daß einerseits
ein elastisches Band i mit einer Vorspannung auf der Achse 4 aufgebracht und andererseits
eine Rückholfeder 15 vorgesehen ist, .deren. Angriffspunkt außerhalb des Stützpunktes
liegt. Das Band i wirkt somit, wie durch die, Pfeile? angedeutet ist, in radialer
Richtung. Die Kraft, die vom Antrieb herrührt, also die Schaltstoßkraft, wirkt hierbei
in Richtung des Pfeiles 8 auf den abgebogenen Endteil 2 ein, an dem die Rückholfeder
15 befestigt ist, während der andere Endteil auf der Achse 4 aufliegt. Durch die
Stoßkraft wird das Band in radialer Richtung gegen nie Achse gepreßt, wodurch neben
dem elastischen Auffangen der Stoßkraft zugleich die Bremswirkung zur Vernichtung
der Bewegungsenergie herbeigeführt wird. Mittels der Feder 15 wird das Band in seine
ursprüngliche Lage zurückgebracht, in der es mit einer gewissen Vorspannung auf
der Achse 4. aufliegt.
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Beider Ausführungsform nach F'ig. 5 findet ein elastischer Bolzen
i4, z. B. in Form einer Schraubenfeder, eines geschlitzten Rohres od. dgl., Anwendung.
Auf den elastischen Bolzen 14 ist ein wenig elastisches Band i aufgebracht, dessen
beide Endteile 2 und 12 gekrümmt sind, so -daß sie etwas federnd wirken. Auf den
Endteil =2 wirkt die! bei Beendigung des Schaltvorganges herrschende Stoßkraft in
Richtung des Pfeiles 8 ein, während der Endteil 12 auf einem Ansatz 13 bzw.
auf
einer Klinke aufliegt. Die, Stoßkraft wird somit zum Teil durch die federnden Endteile
'2, 12, zum Teil durch den elastischen Bolzen aufgenommen, während die Vernichtung
der Bewegungsenergie an den Gleitflächen zwischen dem elastischen Bolzen 14. und
dein Band i erfolgt.
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Nach Fig.6 findet sowohl ein elastischer, z. B. spiralförmiger Bolzen
i.4.' als auch ein denselben umschließendes elastisches Band i Anwendung. Durch
Aufspulen der Spirale iq.' auf einen viereckigen Dorn 17 wird ihre Spannkraft verändert.
Dabei wird die Spirale nach Art eines Meßbandes in einem Ring bzw. in einer geschlitzten
Ringdose 9 geführt. Die beim Schalten hervorgerufene Stoßkraft wirkt auf den gekröpften
Endteil 2 des elastischen Bandes i in Richtung es Pfeiles 8 ein, wodurch das Band
i zusammengepreßt wird, so -das hierdurch einerseits der Stoß elastisch aufgefangen,
andererseits durch die Reibung zwischen der äußeren und der inneren elastischen
Spirale die letztgenannte auf den Vierkantdorn 17 aufgepreßt wird, wodurch ,die
Bewegungsenergie durch die steigende Reibungskraft vernichtet wird. Der noch vorgesehene,
in den Bereich des Endteiles 12 des Bandes i ragende Ansatz 13 wirkt als ein Sicherheitsanschlag
mit dem genannten Endteil zusammen.
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Beider in Fig. 7 angegebenen Ausführungsform der Stoßdämpfungseinrichtung
umschließt ein elastisches Band i einen von einem Metallring 21 umgebenen Gummiring
i i. Der Gummiring i i ist auf einer Scheibe 2:4 fest aufgebracht, .die einen Ansatz
25 aufweist, gegen den sich offene Enden des Gummiringes i i bzw. des Metallringes
2i legen. Die Scheibe 24 ist mit der Welle 26 festgekeilt, auf die sich der Schaltstoß
überträgt. Die Bewegungsrichtung ist hier durch den Pfeil 18 angedeutet. Während
er eine Endteil 12 des Bandes i gegen den Ansatz 25 der Scheibe 2.4 gepreßt wird,
wirkt der andere abgebogene Endteil :2 des Bandes i mit einer starren drehbaren
Klinke 3 zusammen. Trifft bei dieser Anordnung der Endteil 2 des Bandes i auf die
Klinke 3 auf, so wird die Stoßkraft in einer besonders zweckmäßigen Weise vom Band
i elastisch aufgenommen, wobei die Bewegungs energie auf den Gummiring i i übertragen
wird, so daß sie durch die vorübergehende Deformation des Gummis verzehrt wird.
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Eine weitere nicht dargestellteAusführungsform der Stoßdämpfungseinrichtung
kann j darin bestehen, daß man ein elastisches Band und einen mehrteiligen Ring
verwendet, dessen Öffnungsweite etwa nach Art der bei den photographischen Apparaten
bekanntgewordenen Blenden kontinuierlich verändert wird. Auch hier kommt somit zu
dem elastischen Auffangen :des Stoßes die Vernichtung der Bewegungsenergie durch
Reibung hinzu.