EP0908907A2

EP0908907A2 - Lasttrennschalter

Info

Publication number: EP0908907A2
Application number: EP98118624A
Authority: EP
Inventors: Günter Trautmann; Jörg Ullrich Peterreins
Original assignee: Peterreins Schalttechnik GmbH
Current assignee: Peterreins Schalttechnik GmbH
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 1999-04-14
Also published as: DE19744563C1; EP0908907A3; US6075218A; CN1215904A; CN1087478C

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Lasttrennschalter mit einem Federsprungwerk, dessen Achse den Schaltmittelantrieb, bevorzugt eine Schaltwelle (2) betätigt. Um bei einem solchen Lasttrennschalter mit einfachen und zugleich sicheren Mitteln beim Eintreten eines Notfalles oder einer Störung diesen Lasttrennschalter sofort ausschalten zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein von einem Magneten (9) betätigter Hebel (8) vorgesehen ist, der von dieser Betätigung bewegt wird, daß im Verlauf dieser Bewegungsbahn (22) des Hebels sich zunächst eine hiervon betätigte Entkoppelung der Sprungwerkachse von dem Schaltmittelantrieb und im weiteren Bewegungsverlauf des Hebels eine Betätigung des Schaltmittelantriebes befindet, die eine "Aus"-Stellung des Lasttrennschalters bewirkt und daß hiernach die Koppelung zwischen Sprungwerkachse und dem Schaltmittelantrieb wieder herstellbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Lasttrennschalter mit einem Federsprungwerk, dessen Achse den Schaltmittelantrieb, bevorzugt eine Schaltwelle betätigt (Oberbegriff des Anspruches 1). Ein solcher Lasttrennschalter ist beispielsweise aus DE-43 05 746 C2 bekannt. Hiermit kann das im Betrieb erforderliche Einschalten und Ausschalten zufriedenstellend erfolgen. Jedoch kann in einer Notfallsituation die Forderung nach einer sofortigen Abschaltung auftreten. Dies kann beispielsweise der Ausfall einer Sicherung, das Eintreten unterschiedlicher Phasenverläufe oder eine sonstige Störung sein. Man hat zwar hierzu Anordnungen bei Leistungsschaltern vorgesehen, die aber durchweg den Nachteil eines sehr komplizierten Aufbaues und damit entsprechend hoher Herstellungskosten, sowie eines großen Raumbedarfes haben.

Demgegenüber besteht die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung darin, bei einem Lasttrennschalter gemäß dem eingangs zitierten Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen und zugleich sicheren Mitteln beim Eintreten eines Notfalles oder einer Störung diesen Lasttrennschalter sofort auszuschalten.

Diese Aufgaben- bzw. Problemstellung wird bei einem Lasttrennschalter gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff des Anspruches 1 zunächst dadurch gelöst, daß ein von einem Magneten betätigter Hebel vorgesehen ist, der von dieser Betätigung bewegt wird, und daß im Verlauf dieser Bewegungsbahn des Hebels sich zunächst eine hiervon betätigte Entkoppelung der Sprungwerkachse von dem Schaltmittelantrieb und im weiteren Bewegungsverlauf des Hebels eine Betätigung des Schaltmittelantriebes befindet, die eine "Aus"-Stellung des Lasttrennschalters bewirkt und daß hiernach die Koppelung zwischen Sprungwerkachse und dem Schaltmittelantrieb wieder herstellbar ist. Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird mit relativ wenigen und einfachen Mitteln und daher mit einem geringen Herstellungsaufwand und Platzbedarf erreicht. Dies geht auch aus den späteren Darlegungen von Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung hervor. Der erläuterte, nachteilige Aufwand bei Leistungsschaltern ist somit vermieden. Zur Verhütung der Folgen eines Kurzschlusses genügt es, wenn einem nach der Erfindung ausgebildeten Lasttrennschalter entsprechende Sicherungen vorgeschaltet werden. Die Magnetbetätigung, die aufgrund einer der genannten Störungen erfolgt, arbeitet außerordentlich schnell und setzt einen zweistufigen Bewegungsablauf frei, in dessen ersten Phase die Entriegelung oder Entkoppelung zwischen Sprungwerkachse und Schaltmittelantrieb erfolgt, während in der anschließenden zweiten Phase der Schaltmittelantrieb derart betätigt wird, daß der Lasttrennschalter die erforderliche "Aus"-Stellung einnimmt. Hiermit ist sowohl eine Gefährdung des Lasttrennschalters gegen Beschädigungen als auch vor allem Gefährdungen der bisher über diesen Lasttrennschalter mit elektrischer Leistung (Strom und Spannung) versorgten elektrischen Anlagen, Geräte usw. verhindert. Wichtig ist, daß hierbei, d.h. bei dem gesamten, vorstehend beschriebenen 2-phasigen Auslösevorgang keine manuellen Eingriffe oder Aktivierungsvorbereitungen erforderlich sind, die erfahrungsgemäß vergessen werden können und außerdem eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen. Der Lasttrennschalter bleibt zunächst in dieser "Aus"-Stellung bis ersichtlich ist, daß die betreffende Störung oder dergleichen behoben ist. Anschließend wird der Magnet abgeschaltet und in die "Aus"-Stellung gebracht, wodurch auch der o.g. Hebel in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Hierauf kann der Lasttrennschalter wieder normal von Hand eingeschaltet werden. Ferner ist auch von Bedeutung, daß der Magnet dieses Lasttrennschalters nicht so stark ausgelegt werden muß, daß er das Federsprungwerk des Lasttrennschalters mechanisch zu überwinden hätte, da weder in der ersten Phase, noch in der o.g. zweiten Phase das Federsprungwerk benötigt wird. Vielmehr genügt auch für die Durchführung der zweiten Phase eine relativ geringe Stärke des Magneten, daß er den Hebel bewegen und damit die Entriegelung oder Entkoppelung sowie den erläuterten Schaltvorgang, bevorzugt das Drehen einer Schaltwelle, betätigen kann.

Die Erfindung ist bevorzugt bei Lasttrennschaltern einsetzbar, dessen Federsprungwerk drehrichtungsunabhängig ist, z.B einem sogenannten Rastenstern-Federsprungwerk. Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil einsetzbar bei einer Lastschalteranordnung nach der o.g. DE-43 05 746 C2. Jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, d.h. auch vom Prinzip bei anderen Schalterausführungen einsetzbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2. Die hiermit gegebene Möglichkeit einer einfachen Entkoppelung durch Verlagern bzw. Verschieben eines Riegels ist zum einen schnell wirkend und ferner im konstruktiven Aufbau des Riegels selber und der von ihm zu koppelnden bzw. entkoppelnden Sprungwerkachse und Schaltmittelantrieb sehr einfach und sicher.

Die Merkmale des Anspruches 5 beinhalten eine vorteilhafte Anordnung, bei der mit dem Weiterbewegen des Hebels ein Widerlager am Schaltmittelantrieb so bewegt wird, daß es die zweite Phase durchführt, d.h. die Schaltkontakte des Lasttrennschalters in die "Aus"-Stellung bringt. Auch hierbei sind keine manuellen Eingriffe notwendig. Dies ist ein Vorteil, der nicht nur zur Entlastung des Bedienungspersonals, sondern vor allem auch zur Absicherung gegen etwaige Unachtsamkeiten des Bedienungspersonales von großer Bedeutung ist. Mit Beendigung der vorstehend beschriebenen zweiten Schaltphase kommt der Riegel wieder in die Sperrstellung, so daß dann Federsprungwerk und Schaltwelle miteinander gekoppelt sind.

Schließlich ist dem Anspruch 8 zu entnehmen, daß ebenfalls ohne das Erfordernis manueller Eingriffe nach Behebung der eingetretenen Störung über die Abschaltung des Magneten auch der Hebel wieder in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Danach kann der Lasttrennschalter wieder manuell betätigt werden, wobei mit der ersten Betätigung die bisher erforderliche "Aus"-Stellung aufgehoben und der Lasttrennschalter in die Schaltstellung "Ein" gebracht wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen, sowie der nachstehenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu entnehmen. In der im wesentlichen schematischen Zeichnung zeigt:

Fig. 1:: eine Draufsicht auf die Steueranordnung mit einem Teil des Unterteils des Gehäuses eines Lasttrennschalters,
Fig. 2:: einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1 und zwar einschließlich eines Schnittes durch die Bauteile, die sich oberhalb des in Fig. 1 dargestellten Bereiches befinden,
Fig. 3:: einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4:: eine Ansicht gemäß Fig. 1, jedoch nach Betätigen des Magneten und Verlagerung des Riegels in die entkoppelte Stellung (erste Schaltstufe),
Fig. 5:: eine Ansicht gemäß Fig. 1 und Fig. 4, jedoch nach Verdrehung der zum Schaltantrieb gehörenden Kupplungsscheibe bzw. Kupplungsscheiben in die "Aus"-Stellung,
Fig. 6:: die Kupplungsscheiben mit Riegel und Widerlager in perspektivischer Ansicht und
Fig. 7:: einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 1 unter Fortlassung von Zwischenwänden.

Fig. 1 zeigt den unteren Teil 1 des Gehäuses eines Lasttrennschalters, das in seinem in Fig. 1 oben dargestellten Bereich einen zeichnerisch nur angedeuteten Magneten 9 aufweist, der durch nicht dargestellte Zuleitungen und Steuerungen in einem Störfall zugeschaltet wird. Wird der Magnet zugeschaltet, so bewegt sich sein Anker 9' entgegen der Wirkung der Feder 17 ins Magnetinnere und bewegt hiermit einen Hebel 8, der die Funktion eines Schaltschiebers oder eines Stößels hat und sich somit in Pfeilrichtung 22 verschiebt. Der Hebel 8 ist mit einem relativ schmalen Führungsteil 6 in einem Führungsschlitz 7 des Gehäuses geführt, der in der Richtung der nachstehend erläuterten Bewegungsbahn verläuft. In dieser Richtung wird eine Abwinkelung 8' des Hebels 8 in Fig. 1 entsprechend nach links bewegt. Nach Durchlaufen der Länge x in dieser Bewegungsbahn (siehe Pfeil 22) kommt eine schräg zu dieser Bewegungsbahn verlaufende Anlagefläche 11 des Hebelabschnittes 8' an eine parallel zu ihr verlaufenden Gegenfläche 11' eines Riegels 5 und verschiebt diesen in Pfeilrichtung 23 (Fig. 3). Die beiden Endlagen des Riegels 5 und zwar einschließlich seines an der gegenüberliegenden Seite liegenden Bereiches 5' sind in Fig. 3 durch einen Schlitz 12 im Riegel und einem Anlagezapfen 13 begrenzt. In der Position gemäß Fig. 3 befindet sich der Riegel 5 in der Sperr- oder Koppelungslage, die nachstehend näher erläutert wird. Nach seinem Verschieben in Pfeilrichtung 23 kommt das obere Ende 12' des Schlitzes 12 zur Anlage an den Anlagezapfen 13, der an der oberen Stirnfläche der Sprungwerkachse 19 angebracht ist. Dieser Zapfen 13 dient zugleich der Zentrierung der Schaltwelle 2, indem er in deren unteres Ende eingreift (Fig. 2). Somit nimmt der Riegel 5, 5' die in Fig. 4 dargestellte Position ein und zwar unter Überwindung der Kraft der Feder 15, welche bestrebt ist, den Riegel 5, 5' in die Sperr- oder Koppelungslage gemäß Fig. 1 und 3 zu drücken.

Mit der Verlagerung des Riegels in die Position gemäß Fig. 4 sind das Sprungschaltwerk und der Schaltantrieb voneinander entkoppelt. Hierzu ist den Fig. 2, 6 und 7 der Aufbau des Lasttrennschalters in der Vertikalen und insbesondere die Kopplung und Entkopplung des Schaltantriebes (hier in Form einer Schaltwelle 2) mit und von dem Federsprungwerk 18 zu entnehmen. Hierzu ist ein Kuppplungsteil (siehe insbesondere Fig. 6) vorgesehen, das aus mehreren, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Kupplungsscheiben besteht. Dabei ist die Sprungwerkachse 19 fest mit der unteren Kupplungsscheibe 3 verbunden. Darüber befinden sich zwei Kupplungsscheiben 3', die fest mit der Antriebswelle 2 verbunden sind. Der schon erläuterte Riegel 5, 5' greift in Segmentaussparungen 24 der unteren Kupplungsscheibe 3 und entsprechende, bevorzugt trapezförmige Segmentaussparungen 24 zumindest der mittleren Kupplungsscheibe 3', gegebenenfalls auch beider Kupplungsscheiben 3' der Antriebswelle ein. Somit ist eine Koppelung und gegenseitige Verriegelung des Federsprungwerkes 18 und seiner Achse 19 mit der Antriebswelle 2 der Schaltmittel gegeben. Diese Koppelung oder Verriegelung wird gelöst, wenn wie vorstehend erläutert, in der ersten Stufe oder Phase dieser selbsttätigen Schaltung durch das Anliegen der Flächen 11, 11' (siehe Fig. 3) und ein entsprechendes Weiterverschieben des Hebels 8 in Pfeilrichtung 22 der Riegel 5, 5' die in Fig. 4 dargestellte Position einnimmt. In dieser Position liegt eine Widerlagerfläche 25 einer Schaltnase 10 des Hebels 8 an einer Schaltrolle 4 an, die zwischen den beiden oberen Kupplungsscheiben 3' der Schaltwelle 2 befestigt, bevorzugt aber um ihre Achse drehbar ist. An dieser Stelle sei bemerkt, daß die beiden mit der Schaltwelle 2 drehfest verbundenen Kupplungsscheiben 3' mittels Bolzen 14 miteinander fest verbunden sind (siehe auch Fig. 6). Die besonders in Fig. 6 erkennbare und darin unten gelegene Kupplungsscheibe 3 ist nicht mit den Bolzen 14 verbunden. Vielmehr enden diese, wie ebenfalls Fig. 6 zeigt, kurz oberhalb der Kupplungsscheibe 3. Hiermit sind die nach unten zur Scheibe 3 hin vorragenden Enden der Bolzen 14 geeignet, die Rückholfeder 15 für den Riegel aufzunehmen bzw. als Anlage für einen der Federarme zu dienen (siehe Fig. 3).

Nach erfolgter Verschiebung des Riegels 5, 5' in die entriegelte bzw. Entkopplungsstellung gemäß Fig. 4 ist seine Anlagefläche 11' aus dem Verschiebungsbereich der Anlagefläche 11 des Hebels 8 herausgekommen und die Magnetzugkraft kann den Hebel 8 weiter in der Pfeilrichtung 22 bewegen. Da bei Beginn dieser Bewegung die Widerlagerfläche 25 an der Schaltrolle 4 bereits anlag, drückt sie dagegen und verschwenkt hiermit die Schaltrolle 4 und die mit ihr fest verbundenen Kupplungsscheiben 3' der Schaltwelle 2 um in diesem Beispiel 90° in die Position gemäß Fig. 5. Dies ist die zweite Stufe oder Phase dieser automatischen Schaltung. Zugleich drückt in dieser Position die Schenkelfeder 15 den Riegel 5, 5' wieder in die Sperr- bzw. Koppelungsstellung.

Gemäß Fig. 2 ist eine Schaltleistentriebscheibe 21 drehfest mit der Schaltwelle 2 verbunden. Sie greift mit Mitnehmern 22 in Ausnehmungen von Schaltleisten 20, 20' des Lasttrennschalters ein. Die Anordnung ist so getroffen, daß mit der vorgenannten Verdrehung der Schaltwelle in die Position gemäß Fig. 5 die Schaltleisten 20, 20' in die "Aus"-Schaltung dieses Lasttrennschalters bewegt werden. Sie verbleiben in dieser "Aus" -Stellung bis nach Behebung der Störung der Magnet 9 abgeschaltet wird und unter Wirkung der Rückholfeder 17 zusammen mit dem Hebel 8 wieder die Ausgangslage gemäß Fig. 1 einnimmt. Dann kann von Hand der Lasttrennschalter in die Schaltstellung "Ein" bewegt werden. Dies bewirkt eine Zurückverschwenkung der Rolle 4 und damit der Kupplungsscheibenanordnung 3, 3' in die Ausgangslage gemäß Fig. 1. Damit steht der Lasttrennschalter wieder für den normalen Schaltbetrieb zur Verfügung. Die vorgenannte Schenkelfeder 15 wird von einem der entsprechend verlängerten Bolzen 14 gehalten und stützt sich an einem anderen, ebenfalls verlängerten Bolzen 14 ab.

Im normalen Schaltbetrieb geschieht das Ein -und Ausschalten in bekannter Weise mit Hilfe eines Federsprungwerkes, und zwar bevorzugt ein Rasterstern-Federsprungwerk das Drehrichtungsunabhängig funktioniert. Im Gegensatz zu dieser Handbetätigung bei Normalbetrieb steht die erfindungsgemäße automatische Kopplung und Entkopplung und ebenfalls automatisches, selbsttätiges Ausschalten des Lasttrennschalters bei Störbetrieb.

Dem Lasttrennschalter nach der Erfindung können Kurzschlußsicherungen vorgeschaltet sein.

Alle neuen Merkmale sowie neuen Kombinationen von Merkmalen werden als erfindungsgwesentlich angesehen.

Claims

Lasttrennschalter mit einem Federsprungwerk, dessen Achse den Schaltmittelantrieb, bevorzugt eine Schaltwelle betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Magneten (9) betätigter Hebel (8) vorgesehen ist, der von dieser Betätigung bewegt wird, daß im Verlauf dieser Bewegungsbahn (22) des Hebels sich zunächst eine hiervon betätigte Entkoppelung der Sprungwerkachse (19) von dem Schaltmittelantrieb (20) und im weiteren Bewegungsverlauf des Hebels eine Betätigung des Schaltmittelantriebes befindet, die eine "Aus"-Stellung des Lasttrennschalters bewirkt und daß hiernach die Koppelung zwischen Sprungwerkachse und dem Schaltmittelantrieb wieder herstellbar ist.
Lasttrennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Riegel (5, 5') vorgesehen ist, der zwei Positionen einnehmen kann, nämlich eine Koppelungsstellung zwischen Sprungwerkachse (19) und Schaltmittelantrieb (20) oder eine Entkoppelungsstellung, in der die Antriebsverbindung zwischen Sprungwerkachse und Schaltmittelantrieb unterbrochen ist, daß sich der Riegel in seiner Koppelungsstellung in der Bewegungsbahn (22) des Hebels befindet und daß Riegel und Hebel so gestaltet sind, daß die Bewegung des Hebels den Riegel aus der Kopplungsstellung in die Entkopplungsstellung verlagert.
Lasttrennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Riegel (5) und Hebel (8) zwei im Sinne der Entkoppelung des Riegels wirkende, zueinander parallel verlaufende und ferner schräg zur Bewegungsbahn angeordnete Gleitflächen (11, 11') vorgesehen sind.
Lasttrennschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprungfederwerkachse (19) und der Schaltmittelantrieb (20) jeweils Kupplungsteile, bevorzugt Kupplungsscheiben (3, 3'), mit Aussparungen (24) aufweisen und daß der Riegel (5, 5') in diese Aussparungen paßt und darin hinein- und herausgeschoben werden kann derart, daß bei eingeschobenem Riegel die mit der Sprungfederwerkachse verbundene Kupplungsscheibe (3) mit den Kupplungsscheiben (3') auf Drehmitnahme gekoppelt ist, während bei herausgeschobenem Riegel die vorgenannte Koppelung aufgehoben ist und Schaltwelle und Sprungfederwerkachse zueinander verschwenkbar sind.
Lasttrennschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Kupplungsteil (3') des Schaltmittelantriebes ein Widerlager (4) befestigt ist, das ebenfalls in der Bewegungsbahn (22) des Hebels (8) liegt, daß dieses Widerlager von einem Gegenwiderlager (25) des Hebels einen solchen Abstand und Position hat, daß mit Verschieben des Hebels sein Gegenwiderlager erst nach erfolgter Auskoppelung des Riegels (5, 5') zur Anlage an das Widerlager (4) des Schaltmittelantriebes kommt und diesen in die Schaltstellung "Aus" verlagert, bevorzugt verschwenkt.
Lasttrennschalter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schenkelfeder (15) mit einer Anordnung derart, daß mit Erreichen der Endlage ("Aus"-Stellung) des vorgenannten Widerlagers (4) der Riegel (5, 5') von der Schaltfeder in die Sperr- oder Kupplungsstellung zurückgebracht wird.
Lasttrennschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager des Schaltmittelantriebes eine Schaltrolle (4) ist, die sich außermittig der Achse der Schaltwelle befindet und daß das Gegenwiderlager durch einen Anschlag (10, 25) am Hebel (8) gebildet ist.
Lasttrennschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beendigung der Störung eine Abschaltung des Magneten (9) vorgesehen ist und daß der Hebel (8) unter Wirkung einer Rückholfeder (17) steht, die nach der o.g. Magnetabschaltung den Hebel (8) in seine Ausgangsstellung zurückbringt.
Lasttrennschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (5, 5') mit einem Schlitz an einem Anlagezapfen (13) der Sprungwerkachse (19) verschiebbar gelagert ist.
Lasttrennschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Federsprungwerk das in beiden Drehrichtungen schaltfähig ist.
Lasttrennschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lasttrennschalter eine Kurzschlußsicherung vorgeschaltet ist.