EP0482362A2 - Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern - Google Patents
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- EP0482362A2 EP0482362A2 EP91116094A EP91116094A EP0482362A2 EP 0482362 A2 EP0482362 A2 EP 0482362A2 EP 91116094 A EP91116094 A EP 91116094A EP 91116094 A EP91116094 A EP 91116094A EP 0482362 A2 EP0482362 A2 EP 0482362A2
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- H01H9/0005—Tap change devices
- H01H9/0027—Operating mechanisms
Definitions
- the invention relates to a spring force accumulator for diverter switches of tap changers of tap transformers, which rotates a shaft suddenly when it is triggered and thereby also moves a switching element connected to this shaft suddenly between two fixed contacts.
- Such a spring force accumulator is described in the unpublished DE 39 38 207. It essentially consists of two coaxial two-armed energy storage levers, which have articulation points at their free ends, between which springs are clamped, which are guided concentrically around the common axis of the energy storage levers by a further articulation point.
- the springs form when the energy accumulator is tensioned, i.e. the relative rotation of one energy storage lever against the other, a parallelogram, whereby the desired high initial rotation speed of the energy accumulator should be achieved after the release.
- a disadvantage of the known spring force accumulator is, however the large number of necessary components, to which considerable accuracy requirements are sometimes placed, which makes production and assembly more expensive.
- Another disadvantage is the relatively large overall height, which brings problems with the accommodation of the spring force accumulator in the tap changer.
- the object of the invention is therefore to further develop the known spring force accumulator in such a way that it achieves an equally high initial speed when triggered with a significantly lower overall height and with considerably fewer components.
- the spring force accumulator has a central vertical axis, on which a drive pulley, two force accumulator levers, a spring lever and a driven pulley are each mounted on the same axis and can be moved independently of one another.
- the drive pulley consists of two sub-drive pulleys arranged in different horizontal planes, each of which, facing each other, preferably carries an identical drive part arranged vertically congruently.
- the upper part of the drive pulley has a specially designed release curve divided into two horizontal planes.
- the two energy storage levers arranged one above the other between the partial drive disks of the drive disk each have a pivot point at one free end, between which a spring is articulated, which is in the middle in a manner known per se by a spring lever, which in turn is arranged coaxially between the energy storage levers a concentric path around the axis.
- the energy storage levers also each have a contact surface, which interact with the drive parts of the drive pulley. At their other free end, the energy storage levers have output surfaces which interact with an output part which is connected to the output disk.
- the input and output parts are designed as rollers; if these are designed to be elastic, shock absorption is additionally achieved and bruising after release is avoided.
- the drive disk When the spring force accumulator is actuated, the drive disk is first rotated; a drive part arranged thereon engages on the contact surface of an energy storage lever and rotates it about the common axis of rotation of the spring energy accumulator, while the other energy storage lever remains in its position under the action of the latched output part, which blocks it. Due to the relative change in position of the two energy storage levers, the spring arranged between them is tensioned, the spring being additionally deflected laterally by the spring lever. Shortly before the end position is reached, the corresponding two-part pawl is actuated by the corresponding contact surface of the drive pulley, which pawl thus also disengages from the locking curve of the driven pulley. The second, previously blocked energy storage lever can thus follow the rotational movement of the first energy storage lever; the spring relaxes. The output disk is tracked by this subsequent energy storage lever via the output part which engages with it on an output surface.
- the triggering curve of the drive pulley or the locking curve of the driven pulley in turn lead to a latching of the driven part.
- the tensioning of the spring force accumulator can be repeated.
- the process is repeated with the same direction of rotation; in the opposite direction of rotation of the drive pulley, the other drive part also causes the rotation of the other energy storage lever; the movement process accordingly takes place in the opposite order.
- the invention makes it possible to build the entire spring energy store compactly and consisting of a few parts.
- the tripping and locking curves which are each divided horizontally, allow latching on both sides in a simple manner.
- the spring force accumulator according to the invention is characterized by a high initial speed after the release.
- a drive pulley 3 On the vertical axis 9 of the spring force accumulator are a drive pulley 3, two force accumulator levers 7; 8, a spring lever 14 and an output disk 17 are rotatably supported independently of one another.
- the drive pulley 3 is driven by the drive 1 via a toothed belt 2, it consists of a lower partial drive pulley 3a and an upper partial drive pulley 3b rigidly connected to it.
- a drive part 4a designed as an elastic roller
- the upper drive pulley 3b facing downwards, there is another identical drive part 4b, also designed as an elastic roller, vertically congruent.
- the upper part of the drive pulley 3b has a release curve 6 on its circumference, divided horizontally into the lower partial release curve 6a and the upper partial release curve 6b.
- This energy storage lever 7; 8 are arranged independently of one another and rotatable about the axis 9 by the other components.
- This energy storage lever 7; 8 each have a pivot point 10; 11, between which a spring 12 is arranged, approximately in the middle with a pivot point 15 of a one-armed spring lever 14, which is also rotatable in the axis 9, between the two energy storage levers 7; 8, is stored.
- a driven pulley 17 is rotatably arranged above the upper driven pulley 3b, which is firmly connected to a downwardly directed driven part 18, which is also designed as an elastic roller.
- the output part 18 extends into the horizontal plane of the energy storage lever 7; 8 and acts on the driven surfaces 26a; 26b.
- the output pulley 17 is provided on its circumference with a locking curve 25 which - analogously to the triggering curve 6 on the upper partial driving disc 3b - is horizontally divided into a lower partial blocking curve 25a and an upper partial blocking curve 25b.
- On the trigger curves 6a; 6b and the locking curves 25a; 25b act in pivot points 23; 24 separately stored pairs of pawls 21; 22.
- Each is Pair of jacks 21; 22 in two partial pawls 21a; 21b and 22a; 22b divided to realize a lock in both directions of rotation.
- the mode of operation of the spring force accumulator according to the invention is now as follows, wherein the drive 1 is to be rotated counterclockwise: From the basic position shown in Fig. 2a, the drive pulley 3 rotates in the direction of the arrow. The drive part 4a engages in the contact surface 5a of the lower energy storage lever 7 and carries it along. The upper energy storage lever 8 is blocked by the driven part 18, which has engaged in its driven surface 26b, and cannot follow the movement.
- the driven pulley 17 Shortly before reaching the new end position, as shown in FIG. 2c, the driven pulley 17 is latched by the pair of pawls 22, which act on the upper partial locking curve 25b. After each 90 o movement, the driven pulley is latched alternately by one of the latch pairs 21 or 22.
- Fig. 3 shows in detail the interaction of the pawls 21, controlled by the lower partial release curve 6a, with the lower locking curve 25a of the driven pulley 17 or the pawls 22, controlled by the upper partial release curve 6b, with the upper locking curve 25b of the driven pulley.
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- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern von Stufentransformatoren, der bei seiner Auslösung eine Welle sprungartig verdreht und dadurch ein mit dieser Welle verbundenes Schaltstück ebenfalls sprungartig zwischen zwei Festkontakten bewegt.
- Ein solcher Federkraftspeicher ist in der nicht vorveröffentlichten DE 39 38 207 beschrieben. Er besteht im wesentlichen aus zwei gleichachsig gelagerten zweiarmigen Kraftspeicherhebeln, die an ihren freien Enden Anlenkpunkte aufweisen, zwischen denen Federn eingespannt sind, die durch jeweils einen weiteren Anlenkpunkt konzentrisch um die gemeinsame Achse der Kraftspeicherhebel geführt werden.
- Dadurch bilden die Federn beim Spannen des Kraftspeichers, d.h. der relativen Verdrehung eines Kraftspeicherhebels gegen den anderen, ein Parallelogramm, wodurch die gewünschte hohe Anfangsdrehgeschwindigkeit des Kraftspeichers nach der Auslösung erzielt werden soll.
- Eben diese hohe Anfangsgeschwindigkeit nach der Auslösung ist bei Kraftspeichern für Lastumschalter von Stufenschaltern ganz allgemein deshalb wichtig, weil die Stromunterbrechung an den Hauptkontakten des Lastumschalters als besonders bei hohen Stromstärken kritischster Teil des gesamten Umschaltvorganges im ersten Teil des insgesamt zu vollführenden Schaltablaufes erfolgen muß und gerade dabei eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit Voraussetzung für eine sichere Lichtbogenlöschung ist.
- Nachteilig an dem bekannten Federkraftspeicher ist allerdings die Vielzahl der notwendigen Bauteile, an die zudem teilweise erhebliche Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, wodurch sich Herstellung und Montage verteuern.
- Ein weiterer Nachteil besteht in der relativ großen Bauhöhe, die Probleme bei der Unterbringung des Federkraftspeichers im Stufenschalter mit sich bringt.
- Aufgabe der Erfindung ist es demnach, den bekannten Federkraftspeicher so weiterzuentwickeln, daß er bei einer wesentlich geringeren Bauhöhe und mit erheblich weniger Bauteilen eine ebenso hohe Anfangsgeschwindigkeit bei Auslösung erreicht.
- Dies wird erfindungsgemäß durch einen Federkraftspeicher mit folgenden Merkmalen erreicht:
Der Federkraftspeicher besitzt eine zentrale vertikale Achse, auf der eine Antriebsscheibe, zwei Kraftspeicherhebel, ein Federhebel und eine Abtriebsscheibe jeweils unabhängig voneinander bewegbar gleichachsig gelagert sind. - Die Antriebsscheibe besteht aus zwei in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordneten Teilantriebsscheiben, die vorzugsweise in jeder Ebene einander zugewandt jeweils ein vertikal gesehen deckungsgleich angeordnetes identisches Antriebsteil tragen. Die obere Teilantriebsscheibe besitzt an ihrem Umfang eine in zwei horizontale Ebenen geteilte besonders gestaltete Auslösekurve.
- Die beiden zwischen den Teilantriebsscheiben der Antriebsscheibe übereinander angeordneten Kraftspeicherhebel besitzen an jeweils einem freien Ende einen Anlenkpunkt, zwischen denen eine Feder angelenkt ist, die durch einen Federhebel, der wiederum zwischen den Kraftspeicherhebeln gleichachsig drehbar angeordnet ist, in ihrer Mitte auf an sich bekannte Weise auf einer konzentrischen Bahn um die Achse geführt ist.
- Die Kraftspeicherhebel besitzen ferner jeweils eine Anlauffläche, die mit den Antriebsteilen der Antriebsscheibe zusammenwirken. An ihrem anderen freien Ende besitzen die Kraftspeicherhebel Abtriebsflächen, die mit einem Abtriebsteil zusammenwirken, welches mit der Abtriebsscheibe verbunden ist.
- Auf dem Umfang der Abtriebsscheibe befindet sich ferner eine in zwei horizontalen Ebenen geteilte Sperrkurve.
- Auf die Auslösekurven der Antriebsscheibe sowie die Sperrkurven der Abtriebsscheibe wirken getrennt gelagerte Sperrklinken, wobei jede Sperrklinke zweiteilig ausgebildet ist und in jeweils einer Ebene der Auslösekurven sowie der Sperrkurven von An- bzw. Abtriebsscheibe gemeinsam eingreift. Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind die An- und Abtriebsteile als Rollen ausgeführt; werden diese elastisch gestaltet, so wird zusätzlich eine Stoßdämpfung erreicht und eine Prellung nach der Auslösung wird vermieden.
- Bei einer Betätigung des Federkraftspeichers wird zunächst die Antriebsscheibe gedreht; ein darauf angeordnetes Antriebsteil greift an der Anlauffläche eines Kraftspeicherhebels an und verdreht ihn um die gemeinsame Drehachse des Federkraftspeichers, während der andere Kraftspeicherhebel unter der Wirkung des verklinkten Abtriebsteiles, das ihn blockiert, in seiner Stellung verbleibt. Durch die relative Lageänderung der beiden Kraftspeicherhebel wird die zwischen ihnen angeordnete Feder gespannt, wobei die Feder durch den Federhebel zusätzlich seitlich ausgelenkt wird. Kurz vor Erreichen der Endstellung wird durch die entsprechende Anlauffläche der Antriebsscheibe die zugehörige zweiteilige Sperrklinke betätigt, die damit auch aus dem Eingriff mit der Sperrkurve der Abtriebsscheibe gerät. Damit kann der zweite, bisher blockierte Kraftspeicherhebel der Drehbewegung des ersten Kraftspeicherhebels folgen; die Feder entspannt sich. Dabei wird von diesem nachfolgenden Kraftspeicherhebel über das an einer Abtriebsfläche mit ihm in Eingriff stehende Abtriebsteil die Abtriebsscheibe nachgeführt.
- Ist die Endstellung erreicht, führen die Auslösekurve der Antriebsscheibe bzw. die Sperrkurve der Abtriebsscheibe wiederum zu einer Verklinkung des Abtriebsteiles. Das Spannen des Federkraftspeichers kann sich wiederholen. Bei gleicher Drehrichtung wiederholt sich der Vorgang; bei entgegengesetzter Drehrichtung der Antriebsscheibe bewirkt das andere Antriebsteil die Drehung auch des anderen Kraftspeicherhebels; der Bewegungsvorgang läuft demgemäß in entgegengesetzter Reihenfolge ab.
- Durch die Erfindung ist es möglich, den gesamten Federkraftspeicher kompakt und aus wenigen Teilen bestehend aufzubauen. Dabei gestatten die jeweils horizontal unterteilten Auslöse- und Sperrkurven das beidseitige Verklinken auf einfache Art.
- Gleichzeitig zeichnet sich der erfindunsgemäße Federkraftspeicher durch eine hohe Anfangsgeschwindigkeit nach der Auslösung aus.
- Die Erfindung soll nachstehend anhand von Zeichnungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- den Federkraftspeicher in Seitenansicht
- Fig. 2
- den Federkraftspeicher schematisch von oben, und zwar
- Fig. 2a)
- in Grundstellung (entspannt)
- 2b)
- in Auslösestellung mit maximal aufgezogener Feder
- 2c)
- kurz vor Erreichen der neuen Endstellung
- Fig. 3
- das Detail des Zusammenwirkens der Sperrklinken mit den jeweiligen Anlaufflächen der Antriebsscheibe sowie der Sperrkurven der Abtriebsscheibe schematisch in Seitenansicht
- Fig. 4
- die beiden Kraftspeicherhebel in Einzeldarstellung.
- Auf der vertikalen Achse 9 des Federkraftspeichers sind eine Antriebsscheibe 3, zwei Kraftspeicherhebel 7; 8, ein Federhebel 14 sowie eine Abtriebsscheibe 17 unabhängig voneinander drehbar gelagert.
- Die Antriebsscheibe 3 wird vom Antrieb 1 über einen Zahnriemen 2 angetrieben, sie besteht aus einer unteren Teilantriebsscheibe 3a und einer starr damit verbundenen oberen Teilantriebsscheibe 3b. An der unteren Teilantriebsscheibe 3a befindet sich, nach oben gewandt, ein Antriebsteil 4a, als elastische Rolle ausgebildet, an der oberen Teilantriebsscheibe 3b befindet sich, nach unten gewandt, vertikal deckungsgleich ein weiteres, ebenfalls als elastische Rolle ausgebildetes identisches Antriebsteil 4b.
- Zusätzlich besitzt die obere Teilantriebsscheibe 3b an ihrem Umfang eine Auslösekurve 6, horizontal unterteilt in die untere Teilauslösekurve 6a und die obere Teilauslösekurve 6b.
- Zwischen den Teilantriebsscheiben 3a; 3b sind zwei Kraftspeicherhebel 7; 8 unabhängig voneinander und von den anderen Bauteilen um die Achse 9 drehbar angeordnet. Diese Kraftspeicherhebel 7; 8 besitzen jeweils einen Anlenkpunkt 10; 11, zwischen denen eine Feder 12 angeordnet ist, die etwa in der Mitte mit einem Anlenkpunkt 15 eines einarmigen Federhebels 14, der ebenfalls drehbar in der Achse 9, zwischen den beiden Kraftspeicherhebeln 7; 8, gelagert ist. An den beiden Kraftspeicherhebeln 7; 8 befinden sich ferner Anlaufflächen 5a; 5b, die mit den Antriebsteilen 4a; 4b in Eingriff bringbar sind sowie Abtriebflächen 26a, 26b, auf die ein noch zu beschreibendes Abtriebsteil 18 wirkt.
- Oberhalb der oberen Teilantriebsscheibe 3b ist schließlich noch eine Abtriebsscheibe 17 drehbar angeordnet, die mit einem nach unten gerichteten Abtriebsteil 18, das ebenfalls als elastische Rolle ausgebildet ist, fest verbunden ist. Das Abtriebsteil 18 reicht in die horizontale Ebene der Kraftspeicherhebel 7; 8 hinein und wirkt auf deren Abtriebflächen 26a; 26b. Die Abtriebsscheibe 17 ist an ihrem Umfang mit einer Sperrkurve 25 versehen, die - analog der Auslösekurve 6 auf der oberen Teilantriebsscheibe 3b - in eine untere Teilsperrkurve 25a und eine obere Teilsperrkurve 25b horizontal geteilt ist. Auf die Auslösekurven 6a; 6b sowie die Sperrkurven 25a; 25b wirken in Drehpunkten 23; 24 separat gelagerte Klinkenpaare 21; 22. Dabei ist jedes Klinkenpaar 21; 22 in jeweils zwei Teilklinken 21a; 21b bzw. 22a; 22b unterteilt, um eine Sperrung in beiden Drehrichtungen zu realisieren.
- Das Zusammenwirken der Klinkenpaare 21; 22 mit den Auslösekurven 6a; 6b sowie den Sperrkurven 25a; 25b ist am deutlichsten aus Fig. 3 zu ersehen.
- Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Federkraftspeichers ist nun folgende, wobei von einer Drehung des Antriebs 1 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn ausgegangen werden soll:
Aus der in Fig. 2a dargestellten Grundstellung dreht sich die Antriebsscheibe 3 in Pfeilrichtung. Dabei greift das Antriebsteil 4a in die Anlauffläche 5a des unteren Kraftspeicherhebels 7 ein und führt ihn mit. Der obere Kraftspeicherhebel 8 wird durch das Abtriebsteil 18, das in seine Abtriebsfläche 26b eingegriffen hat, blockiert und kann der Bewegung nicht folgen. - Dadurch wird die Feder 12 zwischen den Kraftspeicherhebeln 7; 8 gespannt und durch den Federhebel 14 ausgelenkt.
- Wenn die in Fig. 2b dargestellte Position erreicht ist, in der die Feder 12 maximal gespannt ist, läuft die Teilauslösekurve 6a gegen die Klinken 21a; 21b,dadurch wird die Abtriebsscheibe 17 aus der Verklinkung gelöst und folgt nunmehr der vorangegangenen Drehbewegung der Antriebsscheibe 3, dabei wird durch das Abtriebsteil 18, das an der Abtriebsfläche 26b wirkt, der Kraftspeicherhebel 8 nachgeführt; die Feder 12 entspannt sich.
- Kurz vor Erreichen der neuen Endposition, dies ist in Fig. 2c dargestellt, wird die Abtriebsscheibe 17 durch das Klinkenpaar 22, das auf die obere Teilsperrkurve 25b wirkt, verklinkt. Es erfolgt also nach jeder 90o-Bewegung eine Verklinkung der Abtriebsscheibe abwechselnd durch eines der Klinkenpaare 21 oder 22.
- Fig. 3 zeigt im Detail das Zusammenwirken der Klinken 21, gesteuert durch die untere Teilauslösekurve 6a, mit der unteren Sperrkurve 25a der Abtriebsscheibe 17 bzw. der Klinken 22, gesteuert durch die obere Teilauslösekurve 6b, mit der oberen Sperrkurve 25b der Abtriebsscheibe.
Claims (7)
- Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern, der bei seiner Auslösung eine Welle sprungartig verdreht, mit folgenden Merkmalen:1. der Federkraftspeicher besitzt eine zentrale ihn durchdringende vertikale Achse (9), auf der1.1 eine Antriebsscheibe (3)1.2 zwei Kraftspeicherhebel (7; 8)1.3 ein Federhebel (14)1.4 eine Abtriebsscheibe (17)jeweils unabhängig voneinander drehbar gleichachsig gelagert sind,2. die Antriebsscheibe (3) besteht aus2.1 zwei in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordneten Teilantriebsscheiben (3a; 3b)2.2 wobei jede Teilantriebsscheibe (3a; 3b) ein Antriebsteil (4a; 4b) trägt und2.3 die obere Teilantriebsscheibe (3b) an ihrem Umfang mit einer Auslösekurve (6) versehen ist,3. die beiden Kraftspeicherhebel (7; 8)3.1 sind übereinander zwischen den Teilantriebsscheiben (3a; 3b) angeordnet,3.2 besitzen jeweils einen Anlenkpunkt (10; 11), zwischen denen eine Feder (12) angelenkt ist,4. der Federhebel (14)4.1 ist zwischen den beiden Kraftspeicherhebeln (7; 8) angeordnet und4.2 führt die Feder (12),5. die Abtriebsscheibe (17)5.1 ist oberhalb der oberen Teilantriebsscheibe (3b) angeordnet,5.2 besitzt ein Abtriebsteil (18), das in die Ebene der Kraftspeicherhebel (7; 8) hineinragt,5.3 ist an ihrem Umfang mit einer Sperrkurve (25) versehen,6. die beiden Kraftspeicherhebel (7; 8) besitzen6.1 jeweils eine Anlauffläche (5a; 5b), die mit den Antriebsteilen (4a; 4b), sowie6.2 jeweils eine Abtriebsfläche (26a; 26b), die jede mit dem Abtriebsteil (18)zusammenwirken,7. auf Auslösekurven (6) und Sperrkurven (25) wirken Sperrklinken (21; 22),7.1 die jeweils getrennt gelagert sind und7.2 zweiteilig ausgebildet sind, so daß sie gleichzeitig jeweils in der Ebene von Auslösekurve und Sperrkurve in diese eingreifen.
- Federkraftspeicher nach Anspruch 1, wobei2.2 beide Antriebsteile (4a; 4b)2.2.1. identisch2.2.2. einander zugewandt und2.2.3. vertikal gesehen deckungsgleich sind.
- Federkraftspeicher nach Anspruch 1 und 2, wobei2.3 die Auslösekurve (6)2.3.1. horizontal in zwei Ebenen in zwei Teilauslösekurven (6a; 6b) geteilt ist.
- Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 3, wobei5.3 die Sperrkurve (25)5.3.1. horizontal in zwei Ebenen in zwei Teilsperrkurven (25a; 25b) geteilt ist.
- Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 4, wobei2.2 die Antriebsteile (4a; 4b)2.2.1. als elastische Rollen ausgebildet und5.2 das Abtriebsteil (18)5.2.1. ebenfalls als elastische Rolle ausgebildet ist.
- Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 5, wobei4.2 der Federhebel (14) die Feder (12)führt.4.2.1. in ihrer Mitte4.2.2. auf einer konzentrischen Bahn um die Achse (9)
- Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 6, wobei7.2 die Sperrklinken (21; 22)7.2.1. paarweise so angeordnet sind, daß sie7.2.2. jeweils in eine Ebene der horizontal geteilten Auslösekurve (6) und der Sperrkurve (25) gemeinsam mit Teilklinken (21a; 21b bzw. 22a, 22b) eingreifen.
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