DE914871C - Schalteinrichtung fuer hohe Schaltgeschwindigkeiten mit Blattfederantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Antrieb von Schalteinrichtungen, die ihren Schaltweg in sehr kurzer Zeit, nämlich in wenigen Millisekunden zurücklegen und daher hohe Schaltgeschwindigkeiten von mehr als 5 m/sec erreichen sollen. Für solche Schalteinrichtungen wurden bereits Federantriebe vorgeschlagen, deren Feder zur Verringerung der Massenträgheit als Torsionsstabfeder ausgebildet ist. So günstig auch in mechanischer Hinsicht eine solche Anordnung ist, hat sie doch den Nachteil, daß der zum Antrieb dienende Torsionsstab senkrecht zur Richtung der Schaltbewegung weit ausladet. Besonders bei Schaltern für mehrpolige oder mehrphasige Leitungssysteme in Schaltanlagen ist es aber wichtig, die Breitenabmessung so zu beschränken, daß die Leitungsphasen parallel nebeneinander ohne übermäßigen Abstand an die zugehörigen Schalter angeschlossen werden können.

Es sind auch Blattfederantriebe für Schalter bekannt, bei denen die Blattfedern quer zur Richtung der Schaltbewegung liegen. Auch eine solche Anordnung hat den Nachteil großer Ausladung senkrecht zur Bewegungsrichtung. Wenn man hier, um an seitlicher Breite des Schalters zu sparen, die Federn etwa senkrecht zur Schaltergrundfläche legt, so würden sie weit nach vorn und hinten ausladen und daher tiefe Schalterzellen oder Schaltergehäuse erfordern. Es ist ferner ein Schalter bekannt, bei dem mehrere Kontaktstücke an einem durchschnappenden bauchförmigen Federstück

befestigt sind, das durch eine labile Gleichgewichtslage hindurch von einer Bauchform in die andere springen kann und hierbei die in der einen Lage einander berührenden Kontaktstücke trennt. Mit derartigen durchschnappenden Federn können wegen ihres begrenzten Arbeitsvermögens keine hohen Schaltgeschwindigkeiten erreicht werden. Außerdem bereitet die Stromzuführung zu den auf der Feder befestigten Kontakten und deren ίο Isolation beträchtliche Schwierigkeiten, so daß damit keine nennenswerten Schaltleistungen erreicht werden können.

Nach der Erfindung liegen die Blattfeder oder die Blattfedern in Richtung der im wesentlichen geradlinigen Schaltbewegung und treiben den bewegten Schalterteil über ein Hebel- oder Exzentergetriebe an. Diese Anordnung nutzt einerseits die Vorteile des Blattfederantriebs aus, der mit mäßigen Federabmessungen hohe Schaltbeschleunigungen zu erreichen gestattet und vermeidet andererseits die großen Querabmessungen bekannter Schalter mit Federantrieb. Die Zwischenschaltung eines Getriebes zwischen die Feder und den bewegten Schalterteil ermöglicht eine stabile Lagerung und Führung sowohl der Feder als auch der Schalterkontakte und deren zuverlässige Isolierung. Die Blattfedern lassen sich dann auch bei hohem Arbeitsvermögen leicht so gestalten und anbringen, daß der Schalter sehr geringe Breitenabmessungen erhält; dadurch können nicht nur mehrpolige oder mehrphasige Leitungssysteme ohne Vergrößerung der Leitungsabstände mit nebeneinanderliegenden Schaltern versehen, sondern diese sogar im geringsten Abstand angeordnet werden, der überhaupt aus elektrischen und mechanischen Gründen noch eingehalten werden muß.

Unter Blattfederantrieben sind im Sinn der Erfindung solche Antriebe verstanden, bei denen die gespannte Blattfeder als selbständiges Treibmittel dient. Bei Schaltern für kleine Schaltleistungen und mäßige Schal tgeschwinddgkeiten ist es bekannt, die schleichende Antriebsbewegung eines Handantriebs, Druckluftantriebs od. dgl. durch eine in das Schaltergetriebe eingebaute Schnappfeder, die während der Schaltbewegung einen labilen Spannungszustand durchschreitet, in eine Sprungbewegung der Kontakte umzuwandeln. Solche Schnappfedern, die auch als Blattfedern ausgebildet werden, sind keine selbständigen Treibmittel, sondern nur Zwischenglieder in dem durch andere Antriebsmittel bewegten Schaltergetriebe. Mit diesen Einrichtungen lassen sich keine Schnellantriebe von den eingangs geforderten Eigenschaften schaffen, weil das Arbeitsvermögen der Federn hier nicht ausgenutzt wird. Noch weniger geschieht dies bei gleichfalls bekannten Schalterantrieben mit als Rastenfedern dienenden Blattfedern. Die Blattfedern sollen hier z. B. an einem Handantrieb bestimmte bevorzugte Stellungen des Schalters sichern und üben in der Richtung der Schaltbewegung nur geringe Stellkräfte aus, während die eigentliche mechanische Schaltarbeit nur durch den Handantrieb geleistet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. ι und 2 der Zeichnung in Seitenansicht und 6g Vorderansicht dargestellt. Auf einer Grundplatte a ist ein Sockel b befestigt, in dem die Schalterwelle m und die zu ihrem Antrieb dienenden Blattfedern p gelagert sind. In dem Ausführungsbeispiel liegen zwei Blattfedern auf entgegengesetzten Seiten der Welle, doch können nach Bedarf auch mehr Blattfedern um die Welle herum in ähnlicher Weise angeordnet sein. Die von den die Stromzuleitungen enthaltenden Stützen c getragene Schalteinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Schiebewiderstand, der mit Hilfe des Federantriebs mit großer Geschwindigkeit eingeschaltet werden soll, um den Stromkreis zu unterbrechen oder die Stromunterbrechung einzuleiten. Der Widerstand besteht aus zwei prismatischen Wider-Standskörpern d, zwischen denen ein sie elektrisch verbindender Stromabnehmer gleitet. Dieser enthält zwei in einer Fassung / gelagerte Widerstandskörper e_v e₂, zwischen denen eine Feder w liegt, die sie gegen die Widerstandskörper d drückt und zugleich elektrisch verbindet. Auf die Fassung / wirkt der auf der Schalterwelle m gelagerte Antriebshebel I, der mit Hilfe eines Fortsatzes r an einer Sperrwelle j in einer Stellung verklinkt werden kann, bei der die Blattfedern p gespannt go sind. Die Schalteinrichtung kann mittels des Hebels h und des Gestänges g in diese Spannlage gebracht werden.

Die Blattfedern sind als Dreieck- oder Trapezfedern ausgebildet und mit dem breiten Ende im Sockel b eingespannt. Jede Feder besteht aus einem einzigen Federblatt, dessen Dicke gegen das bewegte Ende zu abnimmt. Das Blattfederende q hat ein Zahnflankenprofil, mit dem es in eine Ausnehmung 0 des getriebenen Teiles, der Hebelnabe n, eingreift. Die den Hebel / verklinkende Sperrwelle s trägt einen Anschlaghebel t, der durch eine Feder u gegen einen festen Anschlag"» gezogen wird.

Zur Auslösung des Schalters wird der Hebel t gegen den Zug der Feder r im Uhrzeigersinn gedreht, bis das Ende des Hebelfortsatzes r in die Ausnehmung der Sperrwelle s einfällt, wobei sich der Antriebshebel / unter der Kraft der gespannten Blattfedern/» im Uhrzeigersinn bewegt und den Stromabnehmer e zwischen den Widerstandskörpern d verschiebt. Die Widerstandskörper sind aus einer Preßmasse mit in der Richtung der Schaltbewegung wechselndem spezifischem Widerstand hergestellt; der Wechsel des spezifischen Widerstands ist durch verschieden dichte Punkte angedeutet. An dem der Anfangslage des Stromabnehmers e entsprechenden Ende haben die Widerstandskörper den kleinsten spezifischen Widerstand, was durch größte Punktdichte bezeichnet ist. Wird der Stromabnehmer gegen das andere Ende geschnellt, so wird in sehr kurzer Zeit, aber mit ,stetigem Verlauf, der zwischen den Stromanschlüssen i und k liegende Widerstand erhöht und dadurch der Strom des zu schaltenden Stromkreises bis auf· einen kleinen Bruchteil her-

abgesetzt. Um eine gleichmäßige Stromverteilung an den Stromübergangsflächen zwischen den beiden Stromabnehmerteilen e_x und e₂ und den an sie anliegenden Widerstandskörpern d zu sichern, besteht auch der Stromabnehmer aus Widerstandsmaterial von in der Gleitrichtung wechselndem spezifischem Widerstand. Dieser nimmt im Stromabnehmer in entgegengesetzter Richtung ab wie in den W^riderstandskörpern d, wodurch eine Zusammendrängung der Strombahnen an der Stromabnehmerkante verhindert wird.

Die Schalteinrichtung kann, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, sehr schmal gebaut werden, so daß ihre Breite wesentlich kleiner ist als der in Innenräumen erforderliche Abstand verschiedenpoliger Leitungen oder Leitungsphasen. Man kann hierbei einen Schalterpol innerhalb einer Breite von 90 mm und weniger unterbringen, so daß er kaum breiter wird als das Mindestmaß von 60 bis 80 mm, das zur Unterbringung der Anschlüsse und zur Stromübertragung benötigt wird. Er hat also annähernd die Kopf breite der ihn tragenden Stützisolatoren.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für hohe Schaltgeschwindigkeiten mit Blattfederantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere mit verhältnismäßig kurzem Arbeitsweg und großer Federkraft ausgebildete Blattfedern mit ihrer Blattebene in oder parallel zu der Richtung der im wesentlichen geradlinigen Schaltbewegung angeordnet sind und über ein Hebelgetriebe dem bewegten Schalterteil eine den Federweg mehrfach übertreffende Arbeitsbewegung erteilen.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Blattfedern auf verschiedenen Seiten einer von ihnen zu drehenden, zur Federblattebene parallelen Schalterwelle liegen.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere einpolige Schaltelemente je mit eigenem Antrieb mit der Längsachse in der Richtung des Leitungszugs angeordnet und quer zur Längsachse so schmal bemessen sind, daß der erforderliche Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Schalterpolen nicht größer ist als der in Innenräumen erforderliche Abstand verschiedenpoliger Leitungen (Leitungsphasen).

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Tragisolatoren stehende, mit der Längsachse in der Richtung des Leitungszugs angeordnete einpolige Schalteinrichtung mit eigenem Antrieb ungefähr die Breite eines Isolatorkopfes von etwa 60 bis 90 mm hat.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsblattfeder als Dreieck- oder Trapezfeder ausgebildet ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blattfeder aus einem einzigen Federblatt besteht.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Federblattes gegen das bewegte Ende zu abnimmt.

8. Schalteinrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Ende der Blattfeder ein Zahnflankenprofil hat, mit dem es in eine Ausnehmung des getriebenen Teiles eingreift.

9. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattfederantrieb über einen Hebel (/) auf den beweglichen Teil (<?) eines Widerstandsschalters einwirkt.

10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil des Widerstandsschalters ein zwischen zwei Widerstandskörpern (d) gleitender und diese verbindender Stromabnehmer (e) ist.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 653721, 519 461, 247414;

französische Zusatzpatentschrift Nr. 24 187 zu

532393; britische Patentschrift Nr. 191 636;
USA.-Patentschriften Nr. 1 490 704, 829 162.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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