EP2663986B1 - Kraftspeicher - Google Patents

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EP2663986B1
EP2663986B1 EP11805424.6A EP11805424A EP2663986B1 EP 2663986 B1 EP2663986 B1 EP 2663986B1 EP 11805424 A EP11805424 A EP 11805424A EP 2663986 B1 EP2663986 B1 EP 2663986B1
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EP
European Patent Office
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drive
energy store
pawl
output shaft
spring
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EP11805424.6A
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English (en)
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Christian Böger
Toni Hottner
Martin Jatta
Philipp Lederer
Sebastian Rehkopf
Klaus Schlepp
Rolf Strempel
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms
    • 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
    • H01H3/3042—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor using a torsion spring

Definitions

  • the invention relates to a power storage, in particular a power storage for tap changers to tapped transformers.
  • Tap changers are used for uninterrupted switching between winding taps of a tapped transformer. So that this switching to avoid arcing can be done as quickly as possible, power storage have long been common. They usually consist of an extension slide, which is continuously wound by a drive shaft, wherein one or more springs are tensioned, and a stripping section, which is triggered after full lift and performs a sudden movement in which clamp the previously tensioned power storage springs again. This sudden movement of the output part is used for fast load switching.
  • the DE-OS 19 56 369 shows such a known power storage.
  • a disadvantage is the necessary conversion of the rotational movement of the drive shaft in a longitudinal movement of the elevator carriage and the longitudinal movement of the driven part back into a rotational movement of the output shaft.
  • this known energy accumulator uses, as an exemplary embodiment, a locking slide on an output part which is connected to a fixed locking ring interacts.
  • a disadvantage of this known power storage is first of all the required Maltese drive.
  • the known power storage has a complicated mechanical structure, in particular, in addition to the mentioned Maltese drive, also because of the coaxial mounted double-armed clamping lever and the two opposing springs.
  • the object of the invention is therefore to provide an energy accumulator of the type mentioned, which is simple and with a minimum of individual parts the efficient conversion of a continuous rotational movement of the drive shaft in a fast rotational movement of an output shaft after its release by a defined rotation angle.
  • the invention is based on the general inventive idea to provide a leg spring as a force storage spring and to arrange these concentrically around the drive shaft and output shaft around.
  • a leg spring unlike a tension or compression spring, not stretched by movement in its longitudinal direction, but by radial rotation.
  • stretched by a drive this leg spring in a simple manner, without additional Maltese drive, stretched by a drive this leg spring, at the same time, after the elevator of the leg spring, by this drive and the latching a previously solved in a known detent ring a driven part.
  • the mentioned drive wheel thus serves both for clamping and for triggering the force accumulator.
  • the force storage device allows a direct drive of the drive shaft, z. B. by a step or geared motor, making a separate Maltese transmission is superfluous.
  • the force accumulator according to the invention also allows in a simple manner a clamping and triggering in both (rotational) directions.
  • FIGURE shows a force storage device according to the invention in a schematic perspective view, for reasons of clarity not to explain the function required components of a tap changer, which is part of the energy storage, are omitted.
  • the figure shows a drive shaft 1, which can be connected to a motor drive shaft, not shown, for example by means of a groove shown 2.
  • the actual drive unit of the energy storage device according to the invention consists of a fixedly connected to the drive shaft 1 drive wheel 3.
  • the drive wheel 3 has a stop. 4 with two-sided abutments, of which only one is visible in the drawing, for receiving a force storage spring, which will be explained later in detail.
  • the actual output unit of the force accumulator consists of a force storage carrier 5, which is firmly connected to an output shaft 6.
  • Drive shaft 1 of the drive unit and output shaft 6 of the output unit are mounted coaxially and independently rotatable.
  • a fixed detent ring 7 is provided which is screwed by means of screw 8 with a tap changer head, not shown, or a comparable component of the tap changer.
  • the detent ring 7 has radial detents 9, 10, 11 whose angular distance from each other of the pitch of the tap changer, d. H. the number of possible switching positions n, n + 1, n + 2, ... corresponds. For the sake of clarity, not all detents are provided with reference numerals in the figure.
  • a lateral bearing block 12 On the force storage carrier 5, which is part of the output unit, a lateral bearing block 12 is provided which has a bearing 13 in which a pawl 14 is movably mounted. The free, front end of the pawl 14 koi-respondiert with the notches 9 ... 11 of the locking ring 7. On its other side, the pawl 14 by a in the figure only hinted pawl spring 15 in the rest position down, ie in one of the respective Snap 9 ... 11 pressed.
  • a leg spring 16 is provided, which is shown in the figure, only one stop end 17, respectively on one side of an only indicated stop 5a of the force storage carrier 5 and in addition of the stop 4 of the drive wheel 3 with its two free stop ends supported.
  • the leg spring 16 constitutes the mechanical coupling between the drive wheel 3 and the force storage carrier 5. It is independently fixed at its free ends by a stop 4 of the drive wheel 3 (part of the drive unit) and a stop 5a of the force storage carrier 5 (part of the output unit) , In the stationary state are the both stops 4 and 5a each vertically above each other. Finally, the drive wheel 3 on its side facing away from the stop 4 on two ramps 18 and 19, which are arranged symmetrically and with the locking ring 7 facing away from the end of the pawl 14 correspond.
  • the mode of action of the force accumulator according to the invention is the following:
  • the leg spring 16 is characterized in that their respective stop end 17 is taken from the stop 4 of the drive wheel 3 and thus released from the fixation on the force storage carrier 5, while their other stop end is fixed by the stop of the force storage carrier on the other side and the movement can not follow , curious; excited. Shortly before the full tensioning moves depending on the direction of rotation one of the ramps 18 and 19 of the drive wheel 3 toward the pawl 14. Due to the horizontal oblique contour of the ramps 18, 19 push the pawl 14 against the force of the pawl spring 15 from the corresponding notch. 9 ...

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  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftspeicher, insbesondere einen Kraftspeicher für Stufenschalter an Stufentransformatoren.
  • Stufenschalter dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators. Damit diese Umschaltung, um Lichtbogenbildungen zu vermeiden, möglichst rasch vollzogen werden kann, sind seit langem Kraftspeicher üblich. Sie bestehen normalerweise aus einem Auszugsschlitten, der von einer Antriebswelle kontinuierlich aufgezogen wird, wobei eine oder mehrere Federn gespannt werden, sowie einem Abtriebsteil, das nach vollem Aufzug ausgelöst wird und eine sprungartige Bewegung vollzieht, bei der sich die bislang gespannten Kraftspeicherfedern wieder einspannen. Diese sprungartige Bewegung des Abtriebsteils wird für die schnelle Lastumschaltung genutzt.
  • Die DE-OS 19 56 369 zeigt einen solchen bekannten Kraftspeicher. Nachteilig ist dabei die notwendige Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Längsbewegung des Aufzugsschlittens und der Längsbewegung des Abtriebsteils wieder zurück in eine Drehbewegung der Abtriebswelle.
  • Aus der DE-OS 22 50 260 ist ein weiterer Kraftspeicher bekannt, der diesen Nachteil nicht aufweist, und eine Aufziehkurbel sowie eine Sprungkurbel vorsieht. Bei diesem Kraftspeicher ist ein Maltesergetriebe vorhanden, das eine Drehbewegung der Antriebswelle auf eine Aufziehkurbel überträgt, die dabei einen Spannhebel mitnimmt. Der Spannhebel ist mittels eines Sperrschiebers, der in einem Sperrkranz verrastet ist, fixiert, so dass er der Bewegung nicht folgen kann; vielmehr spannen sich als Kraftspeicherfedern vorgesehene Druckfedern. In der letzten Phase der Aufzugsbewegung der Aufziehkurbel läuft dann diese mit ihrem Kurbelende gegen einen Auslösehebel, der seinerseits den Sperrschieber aus der Arretierung auslenkt, so dass die Sprungkurbel sprungartig bewegt wird, wobei sich die Druckfedern wieder entspannen. Nach Abschluss dieser sprungartigen Bewegung, wenn sich der Auslösehebel wieder von der Aufziehkurbel entfernt hat, rastet der beschriebene Sperrschieber wieder in den Sperrkranz ein. Damit ist die Umschaltung beendet und der Kraftspeicher ist bereit für einen neuen Aufzug vor Beginn der nächsten Umschaltung. Dieser bekannte Kraftspeicher verwendet demnach, als ein Ausführungsbeispiel, einen Sperrschieber an einem Abtriebsteil, der mit einem fest angeordneten Sperrkranz zusammenwirkt. Nachteilig bei diesem bekannten Kraftspeicher ist zunächst einmal der erforderliche Malteserantrieb. Darüber hinaus besitzt der bekannte Kraftspeicher einen komplizierten mechanischen Aufbau, insbesondere, neben dem erwähnten Malteserantrieb, auch wegen der gleichachsig gelagerten doppelarmigen Spannhebel und der beiden sich gegenüberliegenden Federn.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Kraftspeicher der eingangs genannten Art anzugeben, der einfach aufgebaut ist und mit einem Minimum an Einzelteilen die effiziente Umwandlung einer kontinuierlichen Drehbewegung der Antriebswelle in eine schnelle Drehbewegung einer Abtriebswelle nach deren Auslösung um einen definierten Drehwinkel gestattet.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kraftspeicher mit dem Merkmal des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die Erfindung geht von der allgemeinen erfinderischen Idee aus, eine Schenkelfeder als Kraftspeicherfeder vorzusehen und diese konzentrisch um Antriebswelle und Abtriebswelle herum anzuordnen. Eine solche Schenkelfeder wird, anders als eine Zug- oder Druckfeder, nicht durch Bewegung in ihrer Längsrichtung gespannt, sondern durch radiales Verdrehen. Bei der Erfindung wird auf einfache Weise, ohne zusätzlichen Malteserantrieb, durch ein Antriebsrad diese Schenkelfeder gespannt, gleichzeitig wird, nach dem Aufzug der Schenkelfeder, durch dieses Antriebsrad auch die Verklinkung einer bis dahin in einem an sich bekannten Rastenring einem Abtriebsteil gelöst.
    Das erwähnte Antriebsrad dient also sowohl zum Spannen als auch zum Auslösen des Kraftspeichers.
  • Der erfindungsgemäße Kraftspeicher ermöglicht einen Direktantrieb der Antriebswelle, z. B. durch einen Schritt- bzw. Getriebemotor, wodurch ein separates Maltesergetriebe überflüssig wird. Der erfindungsgemäße Kraftspeicher ermöglicht weiterhin auf einfache Weise ein Spannen und Auslösen in beiden (Dreh-)Richtungen.
  • Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von einer Zeichnung beispielhaft noch näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Kraftspeicher in schematischer perspektivischer Darstellung, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht zur Erläuterung der Funktion erforderliche Bauteile eines Stufenschalters, dessen Bestandteil der Kraftspeicher ist, weggelassen sind.
  • Die Figur zeigt eine Antriebswelle 1, die mit einer nicht dargestellten Motorantriebswelle verbunden werden kann, beispielsweise formschlüssig mittels einer gezeigten Nut 2. Die eigentliche Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Kraftspeichers besteht aus einem mit der Antriebswelle 1 fest verbundenen Antriebsrad 3. Das Antriebsrad 3 besitzt einen Anschlag 4 mit beidseitigen Widerlagern, von denen in der Zeichnung nur eines sichtbar ist, zur Aufnahme einer Kraftspeicherfeder, was später noch ausführlich erläutert wird.
  • Die eigentliche Abtriebseinheit des erfindungsgemäßen Kraftspeichers besteht aus einem Kraftspeicherträger 5, der mit einer Abtriebswelle 6 fest verbunden ist. Antriebswelle 1 der Antriebseinheit sowie Abtriebswelle 6 der Abtriebseinheit sind dabei gleichachsig gelagert und unabhängig voneinander drehbar.
  • Ferner ist ein fester Rastenring 7 vorgesehen, der mittels Verschraubungen 8 mit einem nicht dargestellten Stufenschalterkopf oder einem vergleichbaren Bauteil des Stufenschalters verschraubt ist. Der Rastenring 7 weist radiale Rasten 9, 10, 11 auf, deren Winkelabstand voneinander der Teilung des Stufenschalters, d. h. der Zahl der möglichen Schaltstellungen n, n+1, n+2,... entspricht. In der Figur sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Rasten mit Bezugszeichen versehen.
  • Auf dem Kraftspeicherträger 5, der Teil der Abtriebseinheit ist, ist ein seitlicher Lagerbock 12 vorgesehen, der ein Lager 13 aufweist, in dem eine Klinke 14 beweglich gelagert ist. Das freie, vordere Ende der Klinke 14 koi-respondiert mit den Rasten 9... 11 des Rastenrings 7. An seiner anderen Seite wird die Klinke 14 durch eine in der Figur nur angedeutete Klinkenfeder 15 in Ruhestellung nach unten, d. h. in eine der jeweiligen Rasten 9... 11 gedrückt. Als eigentliche Kraftspeicherfeder ist erfindungsgemäß eine Schenkelfeder 16 vorgesehen, die sich mit ihren beiden freien Anschlagenden, wobei in der Figur nur das eine Anschlagende 17 gezeigt ist, jeweils an einer Seite eines nur angedeuteten Anschlages 5a des Kraftspeicherträgers 5 sowie zusätzlich des Anschlages 4 des Antriebsrades 3 abstützt. Die Schenkelfeder 16 stellt demnach die mechanische Kopplung zwischen Antriebsrad 3 und Kraftspeicherträger 5 dar. Sie ist an ihren freien Enden unabhängig jeweils durch einen Anschlag 4 des Antriebsrades 3 (Teil der Antriebseinheit) als auch einen Anschlag 5a des Kraftspeicherträgers 5 (Teil der Abtriebseinheit) fixiert. Im stationären Zustand liegen die beiden Anschläge 4 und 5a jeweils vertikal übereinander. Schließlich weist das Antriebsrad 3 an seiner dem Anschlag 4 abgewandten Seite zwei Auflaufschrägen 18 bzw. 19 auf, die symmetrisch angeordnet sind und mit dem dem Rastenring 7 abgewandten Ende der Klinke 14 korrespondieren.
    • Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kraftspeichers ist folgende:
  • Zu Beginn einer Umschaltung wird der Kraftspeicher aufgezogen, d. h. gespannt. Dies geschieht dadurch, dass die Antriebswelle 1 und damit das mit ihr verbundene Antriebsrad 3 gedreht werden. Dabei wird die Schenkelfeder 16 dadurch, dass ihr jeweiliges Anschlagende 17 vom Anschlag 4 des Antriebsrades 3 mitgenommen und damit aus der Fixierung am Kraftspeicherträger 5 gelöst wird, während ihr anderes Anschlagende vom Anschlag des Kraftspeicherträgers an der anderen Seite fixiert bleibt und der Bewegung nicht folgen kann, gespannt. Kurz vor dem vollständigen Spannen bewegt sich drehrichtungsabhängig eine der Auflaufschrägen 18 bzw. 19 des Antriebsrades 3 hin zur Klinke 14. Durch die horizontal gesehen schräge Kontur der Auflaufschrägen 18, 19 drücken diese die Klinke 14 gegen die Kraft der Klinkenfeder 15 aus der entsprechenden Raste 9... 11; die bis dahin bestehende Arretierung des Kraftspeicherträgers 5 wird aufgehoben. Der Kraftspeicherträger 5, der mit der Abtriebswelle 6 verbunden ist, dreht sich damit sprungartig um einen gewissen Winkel. Dabei wird die Schenkelfeder 16 entspannt. In der Folge geraten die Auflaufschrägen 18 bzw. 19 außer Eingriff mit der Klinke 14; diese rastet, durch die Klinkenfeder 15 unterstützt, in die nächste Raste, die sich, drehrichtungsabhängig, links oder rechts von der bisherigen Raste befindet, ein. Damit ist die Umschaltung abgeschlossen.
  • Aus der Figur wird der einfache mechanische Aufbau des erfindungsgemäßen Kraftspeichers deutlich. Er weist nur wenige funktionswichtige Bauteile auf: Das Antriebsrad 3, den die Abtriebswelle 6 betätigende Kraftspeicherträger 5 mit der Klinke 14, den feststehenden Rastenring 7 und die Schenkelfeder 16, die sich zwischen Antriebsrad 3 und Kraftspeicherträger 5 abstützt und durch deren Relativbewegung zueinander spann- und entspannbar ist.

Claims (2)

  1. Kraftspeicher mit einer kontinuierlich aufziehbaren Antriebswelle (1) wobei zwischen der Antriebswelle (1) und einer Abtriebswelle (6) eine Kraftspeicherfeder (16) angeordnet ist,
    wobei die bis dahin arretierte Abtriebswelle (6) nach Aufzug der Antriebswelle (1) d.h. Spannen der Kraftspeicherfeder (16) auslösbar ist,
    wobei ein umlaufender fester, nicht drehbarer Rastenring (7) mit Rasten (9...11) vorgesehen ist und wobei im arretierten Zustand der Abtriebswelle (6) eine mit dieser mechanisch in Verbindung stehende Sperrklinke (14) schaltstellungsabhängig in eine der Rasten (9...11) eingreift,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Antriebswelle (1) ein fest mit ihr verbundenes Antriebsrad (3) angeordnet ist, dass das Antriebsrad (3) einen Anschlag (4) aufweist,
    dass an der Abtriebswelle (6) ein fest mit ihr verbundener Kraftspeicherträger (5) angeordnet ist, der eine verschwenkbare Klinke (14) besitzt, die schaltstellungsabhängig in eine der Rasten (9...11) des Rastenrings (7) einrückbar ist, derart, dass sie den Kraftspeicherträger (5) blockiert,
    dass der Kraftspeicherträger (5) einen weiteren Anschlag (5a) aufweist,
    dass die Kraftspeicherfeder eine Schenkelfeder (16) ist, die konzentrisch um Antriebswelle (1) und Abtriebswelle (6) herum angeordnet ist und die sich mit ihren beiden freien Anschlagenden (17) jeweils sowohl am Anschlag (4) des Antriebsrades (3) als auch am Anschlag (5a) des Kraftspeicherträgers (5) abstützt,
    und dass das Antriebsrad (3) mechanische Mittel aufweist, mittels derer bei Drehung der Antriebswelle (1) relativ zur arretierten Abtriebswelle (6) die Klinke (14) aus der jeweiligen Raste (9...11) gegen die Kraft einer Klinkenfeder (15) auslenkbar ist.
  2. Kraftspeicher nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mechanischen Mittel am Antriebsrad (3) aus Auflaufschrägen (18, 19) bestehen, die durch Auftreffen auf die Klinke (14) diese auslenken.
EP11805424.6A 2011-01-15 2011-12-24 Kraftspeicher Active EP2663986B1 (de)

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Inventor name: LEDERER, PHILIPP

Inventor name: JATTA, MARTIN

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