Federsprunqantrieb für Lastumschalter von Stufenschaltern Die Erfindung betrifft einen Federsprungantrieb für Lastumschalter von Stufenschaltern, deren Speicherfeder von einem Antrieb spannbar ist, dessen Welle sich entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, wobei ein von der Speicherfeder beim Umschaltvorgang angetriebenes Element zur Steuerung der Kontaktbewegung, welches vorzugsweise eine Nockenscheibe oder eine Kulissensteuerung ist, eine Drehbewegung ausführt.
Herkömmliche Lastumschalter für Stufenschalter von
Regeltransformatoren besitzen eine widerstandsschnellumschaltung, deren Schaltkontaktwellen mittels eines von einem Kraftspeicher angetriebenen Kurvenscheibengetriebes gesteuert werden. Dabei wird die Kurvenscheibe durch eine Hin- und Herbewegung von einer Endstellung in die andere und wieder zurück bewegt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Bewegungsrichtung des Wählers. Das bedeutet, daß die Kontakte, welche bei der Hinbewegung der Kurvenscheibe zuletzt geschlossen haben, bei der Rückbewegung als erste öffnen, bzw. daß die Kontakte, die bei der
Hinbewegung zuerst geöffnet haben, bei der Rückbewegung als letzte schließen.
Diese starre Kontaktfolge beim Umschaltvorgang ist für Thyristor-Lastumschalter nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schaltmechanismus zu schaffen, der es erlaubt, Umschalt- und Hilfskontakte sowie Magnettrigger zu steuern, deren Bewegungsablauf relativ zur Hauptkontaktbewegung beim Ein- und Ausschaltvorgang unterschiedlich ist.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherfeder und das angetriebene Element mit einem Koppelelement verbunden sind, welches unabhängig von der Drehrichtung des Antriebs nur in einer Richtung drehbar ist.
Durch die Erfindung ist es möglich, auf einfache Art Kontaktfolgesteuerungen durchzuführen und Fehischaltung sicher zu vermeiden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Endsteilungen des Koppelelementes um 180º gegeneinander versetzt sind. Damit wird ein ruckfreies Schalten auf beiden Hälften von aufgebrachten Programmscheiben gewährleistet.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist bei jeder Endstellung eine bewegliche Rast vorgesehen, in welcher eine auf dem Koppelelement befindliche Rastnase nach jedem Schaltvorgang einklinkbar ist. Dadurch erreicht man exakte Anfangs- bzw. Endstellungen von aufgebrachten Programmscheiben.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein mit der Speicherfeder verbundener Befestigungszapfen auf der von der Rastnase ausgehenden Durchmesserlinie des
Koppelelements vorgesehen, wobei die Entfernung zwischen Rastnase und Befestigungszapfen größer als der Radius des Koppelelements ist.
Daraus ergibt sich, die Möglichkeit, einen sehr günstigen Kraftangriffspunkt der Speicherfeder auf das Koppelelement zu erzielen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Speicherfeder in nur einer Richtung spannbar. Daraus ergibt sich der Vorteil einer unkomplizierten und dadurch besonders betriebssicheren Ausführung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung erfolgt das Spannen der Speicherfeder durch einen Elektromotor, der innerhalb des Schaltgehäuses vorgesehen ist und direkt auf eine Antriebswelle wirksam ist. Der Vorteil dabei ist, daß durch
die geringere Anzahl von Bauteilen eine höhere Zuverlässigkeit erzielt wird.
An Hand zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. In Fig. 1 ist ein Koppelelementin Draufsicht dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Schaltmechanismus im Schnitt, wobei das in Fig. 1 dargestellte Koppelelement verwendet ist.
An Hand der Fig. 3, welche ebenfalls einen
Schaltmechanisismus im Schnitt zeigt, wird eine zweite Ausführung beschrieben, bei welcher Koppelelement und Rastvorrichtung räumlich getrennt sind.
Das Koppelelement 6 ist in Fig. 1 als kreisrunde Scheibe ausgeführt, an deren Außenumfang eine feste Rastnase 20 ausgebildet ist. Der Rastnase 20 sind zwei bewegliche Rasten 18, 19 angeordnet, welche, um den Drehwinkel von 180° versetzt, im Schaltergehäuse 3 befestigt sind.
Der Befestigungszapfen 12 für die Speicherfeder 5 ist auf der von der Rastnase 20 ausgehenden Durchmesserlinie des Koppelelements 6 eingesetzt, wobei die Entfernung zwischen Rastnase 20 und Befestigungszapfen 12 größer ist als der Radius des Koppelelementes 6.
Befindet sich der Lastschalter in einer Endstellung, so verhindern die beweglichen Rasten 18, 19 jede Drehung des Koppelelementes 6. In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung ist dies die Rast 18, welche an der Rastnase 20 anliegt und dadurch das Koppelelement 6 blokkiert.
Fig. 2 zeigt ein zylindrisches, allseitig geschlossenes Schaltergehäuse 3, welches durch eine Gehäusezwischenwand 13 in einen oberen und einen unteren Gehäusebereich getrennt ist.
Im unteren Teil steht, senkrecht und zentrisch angeordnet, eine Schalterweile 9 mit in den Oberteil ragendem Ende, auf welchem das Koppelelement 6 aufgesetzt ist. Die Schalterwelle 9 ist mittels Kugellagern im Gehäuseboden und in der Gehäusezwischenwand 13 gelagert.
Als Betätigungselement für den Federsprungantrieb ist, außerhalb des Schaltergehäuses 3, ein Motor und/oder eine Handkurbel vorgesehen. In der Zeichnung ist dies nicht dargestellt. Von diesem Betätigungselement wirkt eine
Antriebswelle 1 auf ein außerhalb des Schaltergehäuses 3 angeordnetes Untersetzungsgetriebe 2. Dessen getriebene, sich langsam drehende Verbindungswelle 17 ist im Gehäusedeckel gelagert und ragt mit dem dem großen Übersetzungsrad gegenüberliegendem Welienstummel in das Oberteil des Schaltergehäuses 3. An diesem Wellenstummel ist eine Spannkurbel 10 aufgesetzt, deren Befestigungszapfen 11 eine Speicherfeder 5 mit einem auf dem Koppelelement 6 aufgesetzten Befestigungszapfen 12 verbindet.
Im Gehäuseunterteil ist eine Programmscheibe 8 auf der Schalterwelle 9 aufgesetzt und durch diese mit dem im Gehäuseoberteil befindlichen Koppelelement 6 starr verbunden.
Wird mit dem Betätigungselement, also Motor- oder Kurbelantrieb, die Antriebswelle 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so erfolgt über das Untersetzungsgetriebe 2 auf die Verbindungswelle 17 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn.
Die Drehung der Verbindungswelle 17 bewirkt eine Bewegung der mit ihr starr verbundenen Spannkurbel 4, welche ihrerseits die Speicherfeder 5 des Koppelelementes 6 spannt.
Dabei bewegt die Spannkurbel 4 die Speicherfeder 5 im Uhrzeigersinn um den Drehwinkel von 180°. Gibt die bewegliche Rast 18 durch Ausklinken der Rastnase 20 das Koppelelement 6 frei, so erfolgt dessen Drehung im Uhrzeigersinn. Das Koppelelement 6 dreht sich, bis die andere, durch die zweite bewegliche Rast 19 fixierte Endsteilung erreicht ist. Diese Rast 19 und die Rastnase 20 verhindern nun ein Weiterdrehen des Koppelelementes 6.
Dreht das Betätigungselement die Antriebswelle 1 im
Uhrzeigersinn, so erfolgt über das Untersetzungsgetriebe 2 auf die Verbindungswelle 17 eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn.
Die Drehung der Verbindungswelle 17 bewirkt eine Bewegung der Spannkurbel 4, welche die Speicherfeder 5 spannt. Dabei bewegt die Spannkurbel 4 die Speicherfeder 5 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehwinkel von 180º. Gibt die bewegliche Rast 19 durch Ausklinken der Rastnase 20 das Kcppelelement 6 frei, so erfolgt dessen Drehung wiederum im Uhrzeigersinn. Das Koppelelement 6 dreht sich, bis die erste, durch die bewegliche Rast 19 fixierte, ursprüngliche Ausgangsstellung erreicht ist.
Das Koppelelement 6 dreht sich also, unabhängig davon, ob die Speicherfeder 5 durch Drehung der Spannkurbel 4 im oder entgegen dem Uhrzeigersinn gespannt wurde, nach Freigabe durch die beweglichen Rasten 18 und 19, stets nur im Uhrzeigersinn.
Die Programmscheibe 8 in Fig. 2 weist zwei Programmnuten 16 auf, welche dem Umfang von Nockenscheiben entsprechen. Im Schaltergehäuse 3 sind bewegliche, rechtwinkelige Kontaktstücke 7 vorgesehen, deren eine, längere Schenkel mittels einer Achse 22 in der Gehäusezwischenwand 13 gelagert ist. Der andere, kürzere Schenkel ist als
Gegenstück zu einem festen, im Gehäuseinneren angeordneten Kontaktstück 14 ausgebildet.
In jeder Programmnut 16 gleitet eine Führungsrolle 15, welche über ein Gelenk 21 auf den in der Gehäusezwischenwand 13 gelagerten Schenkel des Kontaktstückes 7 wirksam ist.
Die Programmscheibe 8 kann auch mit mehreren als den hier dargestellten, bzw. beidseitig mit Programmnuten 16 versehen sein.
Eine weitere Möglichkeit, die Anzahl der Schaltprogramme zu erhöhen, besteht darin, daß auf der Schalterwelle 9 mehrere Programmscheiben 8 aufgesetzt sind.
In Fig. 3 ist ein zylindrisches Schaltergehäuse 32 mittels einer oberen Abdeckung 35 und einer unteren Abdeckung 36 allseitig geschlossen und durch eine Gehäusezwischenwand 34 und eine Gehäusezwischenplatte 33 in einen oberen, mittleren und unteren Gehäusebereich unterteilt. Eine Vollwelle 25 ragt, senkrecht und zentrisch angeordnet, von außen durch die untere Abdeckung 36, sowie durch die Gehäusezwischenwand 34 und die Gehäusezwischenplatte 33 bis in den oberen Gehäusebereich. Der Vollwelle 25 sind zwei Nadellager 45 aufgesetzt und eine Hohlwelle 26 übergeschoben, welche vom unteren bis in den oberen Gehäusebereich reicht.
Die Vollwelle 25 ragt weiter als die Hohlwelle 26 in den oberen Gehäusebereich und ist dort mit einem Koppelelement 27 starr verbunden. Ebenfalls in diesem Gehäusebereich befindet sich, parallel zur Gehäusezwischenplatte 33 angeordnet und starr mit der Hohlwelle 26 verbunden, eine Spannkurbel 31 mit 90 abgewinkeltem, kurzem Zapfenhalter 46, in welchem ein Befestigungzapfen 29 eingeschoben ist. Zwischen diesem und einem weiteren, am
Außenumfang des Koppelelementes 27 aufgesetzten Befestigungszapfen 28 ist eine Speicherfeder 30 eingenangt.
Im mittleren Gehäusebereich ist ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen, dessen großes Zahnrad 40 starr mit der Hohlwelle 26 verbunden ist, und dessen Ritzel 39 auf einer in der Gehäusezwischenwand 34 und in der Gehäusezwischenplatte 33 gelagerten, getriebenen Welle 41 sitzt.
Als Betätigungselement für den Federsprungantrieb ist, außerhalb des Schaltergehäuses 32, ein Motor und oder eine Handkurbel vorgesehen. In der Zeichnung ist lies nicht dargestellt. Von diesem Betätigungselement wirkt eine mit ihrem einen Ende in der Wandung des Schaltergehäuses 32 gelagerte Antriebswelle 37 auf ein im interen
Gehäusebereich angeordnetes erstes Kegelrad, welches Teil eines Winkelgetriebes 38 ist, dessen zweites Kegelrad mit der getriebenen Welle 41 verbunden ist.
Ebenfalls im unteren Gehäusebereich angeordnet und mit der Vollwelle 25 starr verbunden ist, als Teil einer Rastvorrichtung und parallel zur unteren Abdeckung 36, ein Anschiaghebel 43, mit welchem ein Anschlagwinkel 42 beweglich gekoppelt ist. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Blattfeder wirkt so auf den Anschlagwinkel
42, daß sein längerer Schenkel parallel zum Anschlaghebel 43 liegt, und der kürzere, 90° abgewinkelte Schenkel, parallel zu den Wellen 25 und 26. Ein Entrastungshebel 44 liegt parallel zur Gehäusezwischenwand 34 und weist eine starre Verbindung mit der Hohlwelle 26 auf. Seine nach unten gerichtete Rastnase überschneidet sich mit dem kürzeren Schenkel des Anschlagwinkels 42. Ein auf der unteren Abdeckung befestigter Rastanschlag 45 überschneidet sich mit dem Anschlagshebel 43 der Rastvorrichtung.
Eine oder mehrere Programmscheiben sind außerhalb des Schaltgehäuses 32 auf der Vollwelle 25 aufgesetzt. In der Zeichnung ist dies nicht dargestellt.
Befindet sich der Lastumschalter in der in Fig. 3 dargestellten Endstellung, so verhindern Anschlagwinkel 42 und Rastanschlag 45 jede Drehung der Vollwelle 25 und somit auch des starr mit ihr verbundenen Koppelelements 27. Mit einem Betätigungselement, also Motor- oder Kurbelantrieb, wird die Antriebswelle 37 so gedreht, daß sich, über das Winkelgetriebe 38, die getriebene Welle 41 sowie das Ritzel 39 mit dem großen Zahnrad 40 des Untersetzungsgetriebes die Hohlwelle 26, von oben betrachtet, im Uhrzeigersinn bewegt. Die Drehung der Hohlwelle 26 bewirkt eine Bewegung der mit ihr starr verbundenen Spannkurbel 31, welche ihrerseits die Speicherfeder 30 des Koppelelementes 27 spannt. Dabei bewegt die Spannkurbel 31 die Speicherfeder 30 im Uhrzeigersinn um den Drehwinkel von 180º. Gleichzeitig wird, durch die Drehung der Hohlwelle 26, der mit ihr starr verbundene Entrastungshebel 44 ebenfalls um den Drehwinkel von 180º im Uhrzeigersinn in die rechte Hälfte des unteren Gehäuseteils gedreht.
Gibt die Rastvorrichtung, durch Ausklinken des Anschlagwinkels 42 vom Rastanschlag 45, die Vollwelle 25 frei, so erfolgt deren Drehung sowie die des mit ihr starr verbundenen Koppelelementes 27 im Uhrzeigersinn. Koppelelement 27 und Vollwelle 25 drehen sich, bis der Anschlaghebel 43 mit dem Anschlagwinkel 42 den zweiten, um einen Drehwinkel von 180° versetzten Rastanschlag 46 erreicht hat, welcher ein Weiterdrehen von Koppelelement 27 und Vollwelle 25 verhindert.
Dreht nun das Betätigungselement die Hohlwelle 26, von oben gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn, so bewirkt dies eine Bewegung der mit ihr starr verbundenen Spannkurbel
31, weiche ihrerseits die Speicherfeder 30 des Koppelelementes 27 ipannt. Dabei bewegt die Spannkurbel 31 die Speicherfeder 30 entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehwinkel von 180°. Gleichzeitig wird, durch die Drehung der Hohlwelle 26, der mit ihr starr verbundene
Entrastungshebel 44 ebenfalls um den Drehwinkel von 180º entgegen dem Uhrzeigersinn in die linke Hälfte des unteren Gehäuseteiles gedreht.
Gibt die Rastvorrichtung, durch Ausklinken des Anschlagwinkels 42 vom Rastanschlag 46, die Vollwelle 25 frei, so erfolgt deren Drehung sowie die des mit ihr starr verbundenen Koppelelementes 27 wiederum im Uhrzeigersinn. Koppelelemet 27 und Vollwelle 25 drehen sich, bis der Anschlaghebel 43 mit dem Anschlagwinkel 42 den ersten, um einen Drehwinkel von 180° versetzten Rastanschiag 45 erreicht hat, welcher ein Weiterdrehen von Koppelelement 27 und Vollwelle 25 verhindert.