EP1913613B1 - Einschaltenergiespeichervorrichtung - Google Patents

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EP1913613B1
EP1913613B1 EP05774372A EP05774372A EP1913613B1 EP 1913613 B1 EP1913613 B1 EP 1913613B1 EP 05774372 A EP05774372 A EP 05774372A EP 05774372 A EP05774372 A EP 05774372A EP 1913613 B1 EP1913613 B1 EP 1913613B1
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EP
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switch
energy storage
energy store
pawl
storage device
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Karsten Freundt
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005—Charging means
    • H01H3/3021—Charging means using unidirectional coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H2001/508—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position with mechanical means to prevent return/reverse movement of movable contact once opening or closing cycle has started

Definitions

  • the invention relates to a breaker energy storage device for a circuit breaker, wherein a turn-on energy storage is held at a first end and connected at a second end to an eccentric of a tensioning device, cooperate with the remindiolosbeskynde means.
  • Such a breaker energy storage device for a circuit breaker is known from DE 195 03 679 C1 known.
  • a switch-on spring as a switch-on energy storage is fixed at its first end and connected at its second end with a arranged on a clamping and switching shaft eccentric.
  • a backstop is designed as a back movement-limiting means; the backstop has a stop element arranged on a bushing of an elevator shaft and on a wall of the tensioning device, and a freewheel bearing. In a clamping operation while the socket is decoupled via the freewheel bearing of the elevator shaft.
  • Object of the present invention is to form a switchable energy storage of the type mentioned above, which allows a simple and inexpensive construction.
  • the means have a latch mechanism arranged at the first end of the switch-on energy store.
  • the means comprise a ratchet mechanism triggering guide part, with which the first end of the switch energy storage device is movably mounted on a fixed axis by means of an elongated hole formed in the guide member and which is connected to the second end of the switchgear energy storage.
  • the pawl mechanism has a pawl rotatably movable about the fixed axis between a first and a second position, to which a spring element engages. With such a pawl, the latch mechanism can be easily set up.
  • the fixed axis and the spring element are held on a fastening element.
  • the pawl can be pivoted by means of the spring element in a simple manner between its first and its second position about the axis.
  • a stop element is provided on the guide part, which cooperates with a clamping recess on the pawl.
  • the arrangement of the stop element on the guide member and the interaction with the clamping recess a simple way to deflect the pawl from its first is realized in its second position.
  • the pawl on a locking recess.
  • FIG. 1 shows a switch-on energy storage device with a spring element 1 as a switch-on energy storage, which is connected at a first end 2 by means of a latch mechanism 3 with a fixing part 4 and at a second end 5 hingedly connected to an eccentric 6.
  • the eccentric 6 and a cam 7 are fixedly arranged on a clamping shaft 8.
  • the cam 7 cooperates with a switching shaft 9, which is part of an actuating mechanism, not shown, for separable switching contacts of the circuit breaker.
  • the guide member 10 is rigidly connected to the second end 5 and by means of an axis 13 which extends through the elongated hole 11, on the fastening part. 4 stored.
  • the latch mechanism 3 comprises a likewise rotatably mounted on the axis 13 pawl 14 and a spring 15 which is fixed at its first end 16 to the pawl 14 and at its second end 17 on the fastening part 4.
  • the dashed line A corresponds to the path of movement of the second end 5 and the dashed line B of the path of movement of the stop element 12 in a switching or clamping operation of the switch energy storage.
  • the trajectory B is characterized on the basis of the kinematic arrangement of the system by the fact that during the movement of the stop element 12 from an upper to a lower dead center of the switch energy storage a different trajectory is swept over in the reverse direction, whereby the latching with the pawl 14 is made possible.
  • the turn-on energy storage is in a tensioned state, wherein the spring element is under compressive stress.
  • the second end 5 is at the upper reversal point of its trajectory curve A
  • the stop element 12 is located near the upper knee point of its trajectory B
  • the axis 13 is located at the lower stop of the slot 11 of the guide member 10.
  • the pawl 14 is by the tensile force of the spring 15 held in a first position.
  • the energy stored in the switch-on energy store is transmitted via the eccentric 6 and the clamping shaft 8 to the cam 7 and thereby to the switching shaft 9.
  • the second end 5 moves along the line A in the counterclockwise direction and the stop member 12 on the line B in the clockwise direction.
  • FIG. 2 shows the switch-on energy storage 1 with the latch mechanism in a position shortly after the triggering of a switching operation, wherein the switch-on energy storage 1 has partially relaxed.
  • the energy of the turn-on energy storage 1 leads to the rotation of the cam on the tensioning shaft 8 and thus to a movement of the switch shaft 9.
  • the second end 5 is in a 9 o'clock position on the line A, while the stop element 12 on the line B has moved down.
  • the axis 13 is located relative to the slot 11 due to the movement of the second End 5 connected guide member 10 in a position close to the second end of the slot 11th
  • FIG. 3 shows the turn-on energy storage in a fully relaxed state in which the second end 5 and the stopper 12 have reached the lower reversal points of the respective lines A and B.
  • the axis 13 is located at the upper end of the slot.
  • the stop element 12 abuts against the pawl 14 in an L-shaped clamping recess 18.
  • the stop member 12 begins to move the rotatably mounted pawl 14 against the spring force of the spring 15 away from the fastening part 4, wherein the spring 15 is tensioned.
  • FIG. 4 shows the position of the turn-on energy storage 1 and the latch mechanism directly after the switching operation of the circuit breaker.
  • the cam 7 is not in contact with the switch shaft 9, the shift shaft 9 and thus the contacts of the circuit breaker are in a locked and on position. Due to the switching of the process partially converted into kinetic energy energy of the Einschaltergie notess 1 turn cam 7 and eccentric 6 beyond their turning points, with the guide member 10 moves upward and the stop member 12, the clamping recess 18 of the pawl 14 leaves. At this moment, the pawl 14 is moved back by the tensile force of the spring 15 in its first position.
  • FIG. 5 shows the position of the switch-on energy storage device 1 and the latch mechanism after the switching operation of the circuit breaker with latched stop element 12.
  • the stop element 12 engages in the locking recess 19 of the pawl and is locked. By this locking a further return of the switch-on energy storage 1 is reliably prevented. This can immediately switch off the circuit breaker immediately and take place a new clamping operation for the switch energy storage.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einschaltenergiespeichervorrichtung für einen Leistungsschalter, wobei ein Einschaltenergiespeicher an einem ersten Ende gehalten ist und an einem zweiten Ende mit einem Exzenter einer Spannvorrichtung verbunden ist, mit der rückbewegungsbegrenzende Mittel zusammenwirken.
  • Eine derartige Einschaltenergiespeichervorrichtung für einen Leistungsschalter ist aus der DE 195 03 679 C1 bekannt. Eine Einschaltfeder als Einschaltenergiespeicher ist an ihrem ersten Ende fixiert und an ihrem zweiten Ende mit einem an einer Spann- und Schaltwelle angeordneten Exzenter verbunden. In einer Spannvorrichtung für die Einschaltfeder ist eine Rücklaufsperre als rückbewegungsbegrenzendes Mittel ausgebildet; die Rücklaufsperre weist ein an einer Buchse einer Aufzugswelle sowie an einer Wand der Spannvorrichtung angeordnete Anschlagelemente und ein Freilauflager auf. Bei einem Spannvorgang ist dabei die Buchse über das Freilauflager von der Aufzugswelle entkoppelt. Nach einem Einschaltvorgang des Leistungsschalters, bei dem die in der Einschaltfeder gespeicherte Energie zur Drehung der Schaltwelle verwendet wird, kann sich aufgrund der Bewegungsenergie die Bewegungsrichtung der Schaltwelle und des Endes der Einschaltfeder umkehren. Bei einer solchen Umkehr wird durch das Freilauflager die Buchse so lange gedreht, bis das an der Buchse angeordnete Anschlagelement am an der Wand angeordneten Anschlagelement anliegt. Sind die beiden Anschlagelemente miteinander in Kontakt, wird eine weitere Bewegung verhindert. Ein derartiges Freilauflager ist ein Präzisionsteil und daher sehr kostenintensiv. Eine ähnliche Einschaltenergiespeichervorrichtung wird in US-A-5687835 beschrieben.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Einschaltenergiespeicher der eingangs erwähnten Art auszubilden, der einen einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglicht.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass erfindungsgemäß die Mittel einen am ersten Ende des Einschaltenergiespeichers angeordneten Klinkenmechanismus aufweisen. Eine solche Anordnung ist in vorteilhafter Weise einfach, kostengünstig und gleichzeitig verschleißarm, weil eine Rücklaufbewegung des Einschaltenergiespeichers allein durch den am ersten Ende des Einschaltenergiespeichers angeordneten Klinkenmechanismus begrenzt bzw. verhindert wird.
  • In einer zweckmäßigen Weiterbildung enthalten die Mittel ein den Klinkenmechanismus auslösendes Führungsteil, mit dem das erste Ende des Einschaltenergiespeichers an einer festen Achse mittels eines im Führungsteil ausgebildeten Langlochs beweglich gelagert und welches mit dem zweiten Ende des Einschaltenergiespeichers verbunden ist. Vorteilhaft bei einer solchen Anordnung ist, dass aufgrund des exzentrisch gelagerten zweiten Endes des Einschaltenergiespeichers und des in einem Langloch gelagerten Führungsteils eine Bewegungsbahn des Führungsteils hinsichtlich seines freien Endes während eines Einschaltvorganges sich von einer Bewegungsbahn nach dem Einschaltvorgang unterscheidet, so dass mit dem Klinkenmechanismus einerseits ein Spannen des Einschaltenergiespeichers erfolgt und andererseits eine Rückbewegung begrenzt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Klinkenmechanismus eine um die feste Achse zwischen einer ersten und einer zweiten Position drehbar bewegliche Klinke auf, an welcher ein Federelement angreift. Mit einer solchen Klinke lässt sich der Klinkenmechanismus einfach aufbauen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die feste Achse und das Federelement an einem Befestigungselement gehalten. Bei einer solchen Anordnung kann die Klinke mittels des Federelements in einfacher Weise zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Position um die Achse verschwenkt werden.
  • In zweckmäßiger Ausgestaltung ist am Führungsteil ein Anschlagelement vorgesehen, das mit einer Spannaussparung an der Klinke zusammenwirkt. Durch die Anordnung des Anschlagelements am Führungsteil und das Zusammenwirken mit der Spannaussparung wird eine einfache Möglichkeit zur Auslenkung der Klinke aus ihrer ersten in ihre zweite Position realisiert.
  • In weiterer Fortbildung weist die Klinke eine Arretieraussparung auf. Bei einer Rückbewegung des Einschaltenergiespeichers nach einem Einschaltvorgang greift das Anschlagelement in die Arretieraussparung ein, so dass eine Rückbewegungsbegrenzung in einfacher und wirksamer Weise ausgebildet ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert.
    • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Einschaltenergiespeichervorrichtung in einer ersten Position mit gespanntem Einschaltenergiespeicher;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung der Einschaltenergiespeichervorrichtung in einer zweiten Position mit teilweise entspanntem Einschaltenergiespeicher;
    Figur 3
    eine schematische Darstellung der Einschaltenergiespeichervorrichtung in einer dritten Position mit entspanntem Einschaltenergiespeicher;
    Figur 4
    eine schematische Darstellung der Einschaltenergiespeichervorrichtung in einer vierten Position; und
    Figur 5
    eine schematische Darstellung der Einschaltenergiespeichervorrichtung in einer fünften, verriegelten Position.
  • Figur 1 zeigt eine Einschaltenergiespeichervorrichtung mit einem Federelement 1 als Einschaltenergiespeicher, der an einem ersten Ende 2 mittels eines Klinkenmechanismus 3 mit einem Befestigungsteil 4 und an einem zweiten Ende 5 gelenkig mit einem Exzenter 6 verbunden ist. Der Exzenter 6 sowie eine Kurvenscheibe 7 sind fest an einer Spannwelle 8 angeordnet. Die Kurvenscheibe 7 wirkt mit einer Schaltwelle 9 zusammen, die Teil eines nicht dargestellten Betätigungsmechanismus für trennbare Schaltkontakte des Leistungsschalters ist. Durch das erste Ende 2 des Einschaltenergiespeichers 1 hindurchgeführt ist ein Führungsteil 10 mit einem Langloch 11 und einem Anschlagelement 12. Das Führungsteil 10 ist mit dem zweiten Ende 5 starr verbunden und mittels einer Achse 13, die sich durch das Langloch 11 erstreckt, am Befestigungsteil 4 gelagert. Der Klinkenmechanismus 3 umfasst eine ebenfalls an der Achse 13 drehbar gelagerte Klinke 14 sowie eine Feder 15, die an ihrem ersten Ende 16 an der Klinke 14 und an ihrem zweiten Ende 17 am Befestigungsteil 4 befestigt ist. Die gestrichelt dargestellte Linie A entspricht der Bewegungsbahn des zweiten Endes 5 und die gestrichelt dargestellte Linie B der Bewegungsbahn des Anschlagelementes 12 bei einem Schalt- bzw. Spannvorgang des Einschaltenergiespeichers. Die Bewegungsbahn B zeichnet sich auf Grund der kinematischen Anordnung des Systems dadurch aus, das bei der Bewegung des Anschlagelementes 12 von einem oberen zu einem unteren Totpunkt des Einschaltenergiespeichers eine andere Bahnkurve überstrichen wird als in der ungekehrten Bewegung, wodurch die Verklinkung mit der Klinke 14 ermöglicht wird.
  • In Figur 1 befindet sich der Einschaltenergiespeicher in einem gespannten Zustand, wobei das Federelement unter Druckspannung ist. Das zweite Ende 5 ist am oberen Umkehrpunkt seiner Bewegungsbahnkurve A, das Anschlagelement 12 befindet sich nahe dem oberen Kniepunkt seiner Bahnkurve B, und die Achse 13 befindet sich am unteren Anschlag des Langlochs 11 des Führungsteils 10. Die Klinke 14 wird durch die Zugkraft der Feder 15 in einer ersten Position gehalten.
  • Wird ein Schaltvorgang ausgelöst, so wird die im Einschaltenergiespeicher gespeicherte Energie über den Exzenter 6 und die Spannwelle 8 auf die Kurvenscheibe 7 und dadurch auf die Schaltwelle 9 übertragen. Dabei bewegt sich das zweite Ende 5 entlang der Linie A im Gegenuhrzeigersinn und das Anschlagelement 12 auf der Linie B im Uhrzeigersinn.
  • Figur 2 zeigt den Einschaltenergiespeicher 1 mit dem Klinkenmechanismus in einer Position kurz nach dem Auslösen eines Schaltvorganges, wobei sich der Einschaltenergiespeicher 1 teilweise entspannt hat. Die Energie des Einschaltenergiespeichers 1 führt zur Drehung der Kurvenscheibe über die Spannwelle 8 und damit zu einer Bewegung der Schalterwelle 9. Das zweite Ende 5 befindet sich in einer 9-Uhr-Position auf der Linie A, während sich das Anschlagelement 12 auf der Linie B nach unten bewegt hat. Die Achse 13 befindet sich relativ zum Langloch 11 aufgrund der Bewegung des mit dem zweiten Ende 5 verbundenen Führungsteils 10 in einer Position nahe am zweiten Ende des Langlochs 11.
  • Figur 3 zeigt den Einschaltenergiespeicher in einem völlig entspannten Zustand, in dem das zweite Ende 5 und das Anschlagelement 12 die unteren Umkehrpunkte der jeweiligen Linien A und B erreicht haben. In dieser Position befindet sich die Achse 13 am oberen Ende des Langlochs. Das Anschlagelement 12 liegt an der Klinke 14 in einer L-förmigen Spannaussparung 18 an. In dieser Position beginnt das Anschlagelement 12, die drehbar gelagerte Klinke 14 gegen die Federkraft der Feder 15 vom Befestigungsteil 4 weg zu bewegen, wobei die Feder 15 gespannt wird.
  • Figur 4 zeigt die Stellung des Einschaltenergiespeichers 1 und des Klinkenmechanismus direkt nach dem Schaltvorgang des Leistungsschalters. Die Kurvenscheibe 7 ist mit der Schalterwelle 9 nicht in Berührung, die Schaltwelle 9 und somit die Kontakte des Leistungsschalters sind in einer verriegelten und eingeschalteten Stellung. Durch die beim Schaltvorgang teilweise in Bewegungsenergie umgewandelte Energie des Einschaltenergiespeichers 1 drehen sich Kurvenscheibe 7 und Exzenter 6 über ihre Umkehrpunkte hinaus, wobei sich das Führungsteil 10 nach oben bewegt und das Anschlagelement 12 die Spannaussparung 18 der Klinke 14 verlässt. In diesem Moment wird die Klinke 14 durch die Zugkraft der Feder 15 in ihre erste Position zurückbewegt. Durch das Weiterdrehen des Exzenters 6 wird der Einschaltenergiespeicher 1 teilweise gespannt, wodurch der Einschaltenergiespeicher 1 eine Rücklaufbewegung ausführt. Diese Rücklaufbewegung wird durch die von der Feder 15 in ihre erste Position zurückbewegte Klinke 14 begrenzt, wie mit Bezug auf die Figur 5 erläutert.
  • Figur 5 zeigt die Stellung des Einschaltenergiespeichers 1 und des Klinkenmechanismus nach dem Schaltvorgang des Leistungsschalters mit eingerastetem Anschlagelement 12. Das Anschlagelement 12 greift in die Arretieraussparung 19 der Klinke ein und ist verriegelt. Durch diese Verriegelung wird ein weiteres Rücklaufen des Einschaltenergiespeichers 1 sicher verhindert. Damit kann sofort der Leistungsschalter sofort wieder ausgeschaltet werden und ein neuer Spannvorgang für den Einschaltenergiespeicher stattfinden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einschaltenergiespeicher
    2
    Erstes Ende Einschaltenergiespeicher
    3
    Klinkenanordnung
    4
    Befestigungsteil
    5
    Zweites Ende
    6
    Exzenter
    7
    Kurvenscheibe
    8
    Spannwelle
    9
    Schaltwelle
    10
    Führungsteil
    11
    Langloch
    12
    Anschlagelement
    13
    Achse
    14
    Klinke
    15
    Feder
    16
    Erstes Ende Feder
    17
    Zweites Ende Feder
    18
    Spannaussparung
    19
    Arretieraussparung
    A
    Bewegungsbahn zweites Ende
    B
    Bewegungsbahn Anschlagelement

Claims (6)

  1. Einschaltenergiespeichervorrichtung für einen Leistungsschalter, wobei ein Einschaltenergiespeicher (1) an einem ersten Ende (2) gehalten ist und an einem zweiten Ende mit einem Exzenter (6) einer Spannvorrichtung verbunden ist, mit der rückbewegungsbegrenzende Mittel (3,10,13,14,15) zusammenwirken,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die rückbewegungsbegrenzenden Mittel (3,10,13,14,15) einen am ersten Ende (2) des Einschaltenergiespeichers (1) angeordneten Klinkenmechanismus (3) aufweisen.
  2. Einschaltenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Mittel (3,10,13,14,15) ein den Klinkenmechanismus (3) auslösendes Führungsteil (10) enthalten, mit dem das erste Ende (2) des Einschaltenergiespeichers (1) an einer festen Achse (13) mittels eines im Führungsteil (10) ausgebildeten Langlochs (11) beweglich gelagert und welches mit dem zweiten Ende (5) des Einschaltenergiespeichers (1) verbunden ist.
  3. Einschaltenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Klinkenmechanismus (3) eine um die feste Achse (13) zwischen einer ersten und einer zweiten Position drehbar bewegliche Klinke (14) aufweist, an welcher ein Federelement (15) angreift.
  4. Einschaltenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die feste Achse und das Federelement (15) an einem Befestigungselement (4) gehalten sind.
  5. Einschaltenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    am Führungsteil (10) ein Anschlagelement (12) vorgesehen ist, das mit einer Spannaussparung (18) an der Klinke (14) zusammenwirkt.
  6. Einschaltenergiespeichervorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klinke (14) eine Arretieraussparung (19) aufweist.
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CN (1) CN101283424B (de)
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DE (2) DE112005003728A5 (de)
HK (1) HK1120922A1 (de)
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