EP0003352B1

EP0003352B1 - Schalter-Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: EP0003352B1
Application number: EP19790100204
Authority: EP
Inventors: Max Höckele; Werner Müller
Original assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Priority date: 1978-01-28
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1981-11-25
Also published as: DE2803787C3; EP0003352A1; DE2803787B2; DE2803787A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied aufweisende Schalterantriebsvorrichtung mit zwei Schwenkhebeln, deren Schwenkachsen in einer Ebene liegen sowie parallel verlaufen und die im Abstand von ihrer Schwenkachse durch wenigstens je eine spannbare Feder miteinander gekuppelt sind, und mit einer Sperrvorrichtung, die zwei in der Ebene der Schwenkhebel angeordnete, ebenfalls schwenkbare Sperrhebel aufweist, die im Wechsel den die Energie der gespannten Feder auf den Schalter übertragenden Schwenkhebel verriegeln, bis der andere Schwenkhebel bei seiner zum Spannen der Feder erforderlichen Verschwenkung relativ zum erstgenannten Schwenkhebel eine Auslöselage erreicht hat.
Bei einer bekannten Schalterantriebsvorrichtung dieser Art (AT-B-277 368) sind die beiden Schwenkhebel auf einer das Antriebsglied bildenden Welle gelagert und mit dieser Welle über ein Getriebe mit totem Gang gekuppelt. Der tote Gang des Getriebes ist hierbei erforderlich, da bei einer Drehbewegung der Welle in der einen Richtung nur der eine und in der anderen Richtung nur der andere der beiden Schwenkhebel mitgenommen werden darf. Die beiden Federn sind je als Schraubendruckfeder ausgebildet und je auf einem Spannbolzen angeordnet, die im Bereich ihres einen Endes am einen bzw. anderen Schwenkhebel angelenkt sind. Im Bereich ihres anderen Endes, mittels dessen der eine Spannbolzen den einen Sperrhebel und der andere den anderen Sperrhebel aus seiner Sperrstellung herausbewegen kann, sind die Spannbolzen je mit einem Langloch versehen, den ein den Spannbolzen mit dem anderen Schwenkhebel verbindender und als Anlage für die Schraubendruckfeder dienender Bolzen durchgreift. Als Abtriebsglied ist eine gleichachsig zur Antriebswelle angeordnete Schaltwelle vorgesehen, auf der neben den beiden Schwenkhebeln ein doppelarmiger Hebel angeordnet ist, der über Mitnehmer vom einen der beiden Schwenkhebel in der einen Drehrichtung und vom anderen in der andren Drehrichtung antreibbar ist. Der konstruktive Aufbau dieser Schalterantriebsvorrichtung ist daher relativ kompliziert, was sich auch negativ auf den Raumbedarf und den Wartungsaufwand auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalterantriebsvorrichtung zu schaffen, die einen möglichst kleinen Raumbedarf hat und insbesondere eine schmale Bauweise ermöglicht. Mit einer Schalterantriebsvorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eine Schwenkhebel das Antriebsglied und der andere Schwenkhebel das Abtriebsglied bildet und daß die Sperrhebel in die Schwenkbahn des Antriebsgliedes ragen sowie von diesem aus ihrer Sperrstellung heraus in die Freigabestellung bewegt werden.
Eine derartige Schalterantriebsvorrichtung weist eine minimale Anzahl von konstruktiv einfachen Einzelteilen auf und hat daher nicht nur einen einfachen und robusten Aufbau, sondern auch einen geringen Platzbedarf. Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung eine schmale Bauweise, wozu beiträgt, daß nur zwei Schwenkhebel nebeneinander angeordnet werden müssen.
Die erfindungsgemäße Schalterantriebsvorrichtung ist sowohl für Lastschalter als auch für Leistungsschalter verwendbar, und infolge ihres geringen Raumbedarfs eignet sie sich auch zum Antrieb von Schaltern mit einer Isoliergasfüllung, welche infolge der hohen Isolierfähigkeit des Isoliergases, bei dem es sich beispielsweise um SF₆-Gas handeln kann, relativ geringe Abmessungen haben. Infolge der schmalen Bauweise können mehrere Antriebsvorrichtungen dicht nebeneinander angeordnet werden, wie dies erforderlich sein kann, wenn beispielsweise im Gehäuse eines mit Isoliergas gefüllten Schalters mehrere Schalteinheiten dicht nebeneinander angeordnet sind.
Vorzugsweise haben die beiden Schwenkhebel eine gemeinsame Schwenkachse, um den Aufwand und den Raumbedarf noch weiter zu verkleinern.
Vorteilhafterweise ist der eine Schwenkhebel zumindest in dem neben dem anderen Schwenkhebel liegenden Abschnitt durch zwei im Abstand nebeneinander liegende Arme gebildet, zwischen denen der andere Schwenkhebel liegt, weil hierdurch die Kraftübertragung zwischen den Schwenkhebeln und den spannbaren Federn mit dem kleinstmöglichen konstruktiven Aufwand betriebssicher möglich ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die spannbaren Federn als Druckfedern ausgebildet, da hierdurch die Anpassung der Federcharakteristik an die Erfordernisse vereinfacht wird. Besonders einfach ist eine solche Anpassung und Änderung der Federcharakteristik dann, wenn die Druckfedern als Tellerfederpakete ausgebildet sind, weil dann Tellerfedern unterschiedlicher Charakteristik kombiniert werden können. Beispielsweise kann man durch eine entsprechende Federcharakteristik eine sehr hohe Anfangskraft zur Erzielung einer hohen Beschleunigung zum Beginn des Schaltvorgangs erreichen. Ein weiterer Vorteil von Druckfedern besteht darin, daß der konstruktive Aufwand für die Kraftübertragung und damit auch der Raumbedarf sehr gering gehalten werden können. Dies gilt vor allem bei einer Ausbildung der Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 5.
Eine besonders einfache und betriebssichere, aber auch raumsparende Ausbildung und Anordnung der Sperrhebel sowie der sie betätigenden Bauteile erhält man mit den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 9.
Hinsichtlich einer schmalen Bauweise und einer aus Sicherheitsgründen erwünschten Abdeckung der bewegbaren Teile ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 10 vorteilhaft.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht eines Schalters mit drei nebeneinander angeordneten Antriebsvorrichtungen;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Schalters und eine der Antriebsvorrichtungen;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung in der einen Endstellung;
Fig. 4 einen Schnitt der Antriebsvorrichtung in einer Stellung während des Spannens der einen Druckfeder;
Fig. einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3.

Einem Schalter 1, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um einen SF₆-isolierten Mittelspannungssschalter handelt, sind drei gleich ausgebildete Schalter-Antriebsvorrichtungen 2 zugeordnet, da das Gehäuse des Schalters drei dreiphasige Schalter enthält, die aus je drei einphasigen Schalteinheiten 3 aufgebaut sind. Die Schalter-Antriebsvorrichtungen 2 sind, wie besonders Fig. 1 zeigt, nebeneinander auf dem Deckel des Schaltergehäuses montiert.
Wegen der gleichen Ausbildung aller Schalter-Antriebsvorrichtungen 2 ist im folgenden nur eine einzige näher erläutert.
Eine rechteckförmige Bodenplatte 4 trägt zwei lotrecht auf ihr stehende sowie parallel und im Abstand voneinander angeordnete Seitenplatten 5 mit im wesentlichen rechteckförmiger Konfiguration. In den Seitenplatten 5 sind die beiden Enden einer parallel zur Bodenplatte 4 liegenden Schwenkachse 6 festgelegt, auf der ein als Ganzes mit 7 bezeichneter Antriebshebel sowie ein als Ganzes mit 8 bezeichneter Abtriebshebel schwenkbar gelagert sind. Der Abtriebshebel 8 wird, wie Fig. 5 zeigt, durch zwei hochkant stehende Flachschienen 8' gebildet, die parallel nebeneinander liegen und einen Abstand voneinander haben, der durch zwei Augenschrauben 9 bedingt ist, deren augenförmiger Kopf zwischen den beiden Flachschienen 8' liegt und schwenkbar auf je einem Stift 10 gelagert ist. Die beiden Stifte 10, welche in Bohrungen der Flachschienen 8' eingreifen, sind, wie Fig. 3 zeigt, annähernd diametral bezüglich der Schwenkachse 6 in gleichem Abstand von dieser angeordnet. Der Antriebshebel 7, der in der entgegengesetzten Richtung wie der Abtriebshebel 8 über die Seitenplatten 5 übersteht und ebenso wie der Abtriebshebel 8 über die Schwenkachse 6 hinaus verlängert ist, besteht ebenfalls aus zwei hochkant liegenden und parallel zueinander angeordneten Flachschienen 7', deren Abstand jedoch, wie Fig. 5 zeigt, so groß gewählt ist, daß zwischen ihnen der Abtriebshebel 8 frei geschwenkt werden kann.
Die beiden Augenschrauben 9 sind je an das eine Ende einer mit einem Innengewinde versehenen Hülse 11 eingeschraubt, an deren anderem Ende mittels einer Schraube 12 ein Federteller 13 befestigt ist. An diesem Federteller liegt das eine Ende eines von der Hülse 11 getragenen Tellerfederpaketes 14 bzw. 14' an, dessen anderes Ende an der ebenen Fläche eines längsverschiebbar auf der Hülse 11 sitzenden Druckstückes 15 anliegt, das auf der dem Antriebshebel 7 und dem Abtriebshebel 8 zugekehrten Seite eine zylindrische Mantelfläche hat, wie die Fig. 3 und 4 zeigen. Mit dieser konvex-zylindrischen Mantelfläche liegen die Druckstücke 15 in den beiden Endstellungen der Hebel 7 und 8 sowie während des Spannvorgangs des zugeordneten Tellerfederpaketes an den beiden Flachschienen 7' des Antriebshebels 7 an, welche dort, wo die Druckstücke 15 anliegen, eine nutartige Ausnehmung mit konkav-zylindrischem Profil haben, dessen Krümmungsradius an denjenigen der konvex-zylindrischen Fläche der Druckstücke 15 angepaßt ist. Im Ausführungsbeispiel sind diese Ausnehmungen im Vergleich zum zugeordneten Stift 10 etwas weiter zum benachbarten freien Hebelende hin versetzt.
Um den Abtriebshebel 8 in der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Endstellung zu halten, während durch eine Schwenkbewegung des Antriebshebels 7 entgegen dem Uhrzeigersinn in einer Blickrichtung gemäß den Fig. 3 und 4 das in diesen Figuren links dargestellte Tellerfederpaket 14 gespannt wird, ist ein erster Sperrhebel 16 vorgesehen, der oberhalb des über die Schwenkachse 6 hinaus verlängerten Endabschnittes des Abtriebshebels 8 mit zur Schwenkachse paralleler Achse schwenkbar auf einem Bolzen 17 gelagert ist. Die Enden dieses Bolzens liegen in Bohrungen der Seitenplatten 5. Das dem Antriebshebel 7 zugekehrte Ende des ersten Sperrhebels 16 ist, wie Fig. zeigt, als Gabel ausgebildet, in der eine über die Gabelenden überstehende Rolle 19 drehbar auf einem parallel zur Schwenkachse 6 liegenden Stift 20 gelagert ist. Die Länge des Stiftes 20 und die Abmessung des gabelförmigen Endes in Längsrichtung dieses Stiftes sind kleiner als der Abstand zwischen den Flachschienen 7' des Antriebshebels 7. Die Rolle 19 liegt an der Oberseite der beiden Flachschienen 8' des Abtriebshebels 8 an.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Endstellung des Abtriebshebeis8 schließt die durch die Schwenkachse des ersten Sperrhebels 16 und die Längsachse seiner Rolle 19 definierte Längsachse mit der Längsachse des Antriebshebels 8 einen Winkel ein, der etwas kleiner ist als 90°. Damit der Sperrhebel nicht unter der auf ihn vom Abtriebshebel ausgeübten Kraft entgegen dem Uhrzeigersinn bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 3 schwenkt, ist ein in den Seitenplatten 5 gelagerter Anschlagstift 21 vorgesehen, an dem der der Rolle 19 abgekehrte Endabschnitt des Sperrhebels 16 Anschlag findet.
Zwischen der Schwenkachse und dem gabelförmigen Ende steht auf beiden Seiten des ersten Sperrhebels 16 ein parallel zur Schwenkachse liegender Mitnehmerstift 22 über, dessen Länge so gewählt ist, daß er in den Schwenkbereich der beiden Flachschienen 7' des Antriebshebels 7 ragt.
Ein gleich ausgebildeter, zweiter Sperrhebel 23 ist schwenkbar auf einem Bolzen 24 gelagert, der so angeordnet ist, daß in der zweiten Endstellung des Abtriebshebels 8, in der dieser nach unten in eine Lage geschwenkt ist, welche der in Fig. 3 dargestellten Lage des Antriebshebels entspricht, die Längsachse des Abtriebshebels 8 mit derjenigen des zweiten Sperrhebels 23 einen Winkel einschließt, der wenig kleiner als 90° ist. In dieser Stellung liegt der zweite Sperrhebel 23 an einem Anschlagstift 21' an, der eine Verkleinerung des genannten Winkels verhindert.
Wird der Antriebshebel 7 aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung nach oben geschwenkt, wie dies Fig. 4 zeigt, dann wird zunächst noch der Abtriebshebel 8 durch den ersten Sperrhebel 16 in der in Fig.3 dargestellten Endstellung gehalten. Dies bedeutet, daß auch die beiden Stifte 10, welche die Augen der Augenschrauben 9 durchdringen, ihre Position beibehalten. Die Schwenkbewegung des Antriebshebels 7 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt daher eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Druckstück 15 des in Fig.3 links dargestellten Tellerfederpaketes 14 und dem Stift 10, was gleichbedeutend ist mit einer Verschiebung des Druckstückes 15 auf der Hülse 11 gegen den Federteller 13 hin, wodurch das Tellerfederpaket 14 gespannt wird. Bei diesem Spannvorgang schwenkt die Hülse 11 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Stift 10.
Das andere, in Fig. 3 rechts dargestellte Tellerfederpaket 14' wird hingegen bei dieser Schwenkbewegung des Antriebshebels 7 nicht gespannt, da die Flachschienen 7' vom zugehörigen Druckstück abheben, weil der benachbarte Stift 10 zunächst seine Lage nicht verändert. Die Hülse 11 des Federpaketes 14' wird daher zunächst ihre Lage beibehalten. Ebenso bleibt die Lage des zweiten Sperrhebels 23 während des Spannvorgangs unverändert, da dessen Rolle auf dem Abtriebshebel 8 aufliegt.
Gegen Ende des Spannvorganges nähert sich die Oberseite der Flachschienen 7' des Antriebshebels 7 dem Mitnehmerstift 22 des ersten Sperrhebels 16. Durch je eine nutförmige Ausnehmung 25 mit konkav-zylindrischem Profil in den beiden Flachschienen 7 gegenüber den Ausnehmungen für die Anlage der Druckstücke 15 wird bei einem weiteren Schwenken des Antriebshebels 7 entgegen dem Uhrzeigersinn auf den Mitnehmerstift 22 eine Kraft ausgeübt, welche ihn über diejenige Schwenkstellung hinaus schwenkt, in der seine Längsachse senkrecht auf der Längsachse des Abtriebshebels 8 steht. Sobald der erste Sperrhebel 16 diese Totpunktlage überschritten hat, wird er unter der auf ihn vom Abtriebshebel 8 ausgeübten Kraft noch weiter im Uhrzeigersinn geschwenkt, wodurch der Abtriebshebel freigegeben wird und unter der Kraft des sich nun entspannenden, in Fig.3 links dargestellten Tellerfederpaketes 14 nach unten in seine andere Endstellung geschwenkt wird.
In dieser Endstellung nimmt der erste Sperrhebel 16 eine Lage ein, die derjenigen des zweiten Sperrhebels 23 in Fig. 3 entspricht. Letzterer wird hingegen, während sich der Abtriebshebel 8 in seine andere Endstellung bewegt, unter der Wirkung einer Rückholfeder 26 im Uhrzeigersinn in diejenige Stellung geschwenkt, die der in Fig. 3 dargestellten Stellung des ersten Sperrhebels 16 entspricht und in der er an seinem Anschlagstift anliegt. Eine entsprechende Rückholfeder 26 weist auch der erste Sperrhebel 16 auf. Die Federn 26 sind einerseits am oberen Ende des zugeordneten Sperrhebels und anderseits an zwei Stiften 27 befestigt, welche die beiden Seitenplatten 5 miteinander verbinden.
Für eine Schalterbetätigung im entgegengesetzten Sinne muß der nun oben stehende Antriebshebel 7 wieder nach unten in die in Fig. 3 dargestellte Lage geschwenkt werden. Dabei wird zunächst der Abtriebshebel 8 durch den zweiten Sperrhebel 23 blockiert, so daß die beiden Flachschienen 7' das Druckstück 15 des in Fig. 3 rechts dargestellten Tellerfederpaketes 14' gegen das freie Ende seiner Hülse 11 hin verschieben und dabei dieses Tellerfederpaket 14' spannen. Gegen Ende des Schwenkvorganges kommen die beiden Flachschienen 7' mit je einer nutförmigen Ausnehmung 25' in Anlage an den Mitnehmerstift 22 des zweiten Sperrhebels 23. Dieser wird dadurch entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt und gibt nach dem Überschreiten der Totpunktlage den Abtriebshebel 8 frei. Dieser schwenkt nun unter der Kraft des sich entspannenden Tellerfederpaketes nach oben in die in Fig. 3 dargestellte Lage. Gleichzeitig schwenkt die Feder 26 den ersten Sperrhebel 16 wieder in die Sperrstellung.

Claims

1. Ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied aufweisende Schalterantriebsvorrichtung mit zwei schwenkbaren Hebeln (7, 8), deren Schwenkachsen (6) in einer Ebene liegen sowie parallel verlaufen und die im Abstand von ihrer Schwenkachse (6) durch wenigstens je eine spannbare Feder (14, 14') miteinander gekuppelt sind, und mit einer Sperrvorrichtung, die zwei in der Ebene der Schwenkhebel (7,8) angeordnete, ebenfalls schwenkbare Sperrhebel (16, 23) aufweist, die im Wechsel den die Energie der gespannten Feder (14, 23) auf den Schalter übertragenden Schwenkhebel (8) verriegeln, bis der andere Schwenkhebel (7) bei seiner zum Spannen der Feder (14, 23) erforderlichen Verschwenkung relativ zum erstgenannten Schwenkhebel (8) eine Auslöselage erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schwenkhebel (7) das Antriebsglied und der andere Schwenkhebel (8) das Abtriebsglied bildet und daß die Sperrhebel (16, 23) in die Schwenkbahn des Antriebsgliedes ragen sowie von diesem aus ihrer Sperrstellung heraus in die Freigabestellung bewegt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkhebel (7, 8) eine gemeinsame Schwenkachse (6) haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schwenkhebel (7) zumindest in dem neben dem anderen Schwenkhebel (8) liegenden Abschnitt durch zwei im Abstand nebeneinander liegende Arme (7') gebildet ist, zwischen denen der andere Schwenkhebel (8) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spannbaren Federn je als Druckfeder, insbesondere als Tellerfederpaket (14,14'), ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende jeder Druckfeder (14, 14') über ein Druckstück (15) an einem durch zwei nebeneinander liegende Arme (8') gebildeten Abschnitt des Abtriebshebels (8) und das andere Ende an einem Federteller abstützbar ist, der am einen Ende eines die Druckfeder tragenden Bolzens (9, 11) angeordnet ist, dessen anderes, das Druckstück durchgreifende Ende gelenkig mit dem Abtriebshebel (8) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder vorhandene Sperrhebel (16, 23) aus seiner durch einen Anschlag (21, 21') definierten Sperrstellung entgegen der Kraft einer Rückholfeder (26) mittels des Antriebshebels (7) über die neutrale Lage hinaus, in welcher die durch die Schwenkachse (17, 24) und die Anlegestelle am Abtriebshebel (8) definierte Längsachse senkrecht auf der Längsachse des Abtriebshebels steht, in die Freigabestellung schwenkbar ist, in der die Längsachse des Sperrhebels (16, 23) einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Abtriebshebels (8) einschließt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am Abtriebshebel (8) anliegende Ende jedes Sperrhebels (16, 23) durch eine Rolle (19) gebildet ist, und seine in deren Achsrichtung gemessene Breite kleiner ist als der Abstand zwischen den beiden Armen (7') des Antriebshebels (7).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sperrhebel (16, 23) einen seitlich überstehenden, in die Schwenkbahn des Antriebshebels (7) ragenden Mitnehmer (22) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (25) des Antriebshebels (7) für den Mitnehmer (22) eine von diesem aus gesehen konkave Form hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwenkhebel (7, 8) wenigstens auf einem Teil ihrer Länge sowie die Sperrhebel (16, 23) und die spannbaren Federn (10) zwischen zwei parallelen Platten (5) liegen, die mit Bohrungen für die Aufnahme der Enden der Schwenkachse (6) für die Schwenkhebel (7,8) und die Schwenkachsen (17,24) für die Sperrhebel (16, 23) versehen sind.