WO2011012564A1 - Electric switchgear having a snap-action drive - Google Patents

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WO2011012564A1
WO2011012564A1 PCT/EP2010/060771 EP2010060771W WO2011012564A1 WO 2011012564 A1 WO2011012564 A1 WO 2011012564A1 EP 2010060771 W EP2010060771 W EP 2010060771W WO 2011012564 A1 WO2011012564 A1 WO 2011012564A1
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WO
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arm
switching device
switching
shaft
lever
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PCT/EP2010/060771
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German (de)
French (fr)
Inventor
Axel Faber
Frank Mantwill
Jürgen SEIBT
Gerd Ahlf
Andreas Schuldt
Carsten Seybold
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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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
    • 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
    • H01H2003/3068—Housing support frame for energy accumulator and cooperating mechanism

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device, in particular a load disconnector, with a jump drive according to the preamble of claim 1.
  • a switching device is e.g. known from DE 28 50 761 C3.
  • Electrical switching devices often require an indirectly acting drive to ensure that switching operations always take place independently of external influences with the same and sufficient speed. This is realized, for example, by jump drives, which comprise a rechargeable energy store, which enables sudden switching.
  • load disconnectors used to switch high voltage circuits in the industrial and marine systems.
  • load disconnectors for DC voltages from 450 V to 900 V and switching currents up to 400 A are used.
  • arcs which lead to a gradual burn-off of the contacts and thus can wear the switching devices.
  • the resulting arcing must be as low as possible. This can be achieved by short switching times.
  • the switching kinematics within the load disconnectors are provided with stepper drives. The jump drive will increase the speed of movement that an operator has on
  • a jump drive known from DE 28 50 761 C3 for an electrical switching device with a selector shaft comprises a compression spring, the spring force of which causes a jump-like movement of the selector shaft via a transmission member arranged so as to be rotatably mounted on the selector shaft.
  • a tensioning device for the spring is also arranged rotatably on the shift shaft and rotates in its rotational movement after a freewheel movement with the transmission member.
  • the transmission member is designed as a U-shaped driver part in which a first and a second clamping pin sits.
  • the tensioning device comprises a tensioning pulley and an actuating lever which is connected to the tensioning pulley.
  • the actuating lever has a circular recess in which moves the first dowel pin, which also establishes a connection with the compression spring.
  • the first dowel pin is taken with the U-fömigen driver part on the operating lever while the spring tensioned. After reaching a dead center, the tensioned spring is released and frictionally a seated on the shift shaft dowel pin moves through the second dowel pin, so that the shift shaft is rotated.
  • a switching device with a jump drive which is characterized by a simple structural design, small number of components and a small footprint and thus in particular for use in mobile systems with limited space, such as. in ships, is suitable.
  • a switching device with a switching shaft and with a jump drive with a spring element which causes a sudden movement of the switching shaft, comprising Jump drive a buckling lever with a first and a second arm, wherein the first arm at its end facing away from the second arm is rotatably connected to the switching shaft and the second arm is rotatably mounted at its end facing away from the first arm stationary relative to the shift shaft, and wherein the second arm comprises two sub-arms, between which the spring element is arranged.
  • Exceeding the stretched position can then relax the spring element and then abruptly moves the rocker arm and the switching shaft connected thereto, whereby a fast switching operation is effected in the switching device.
  • the articulated lever serves both to tension the spring element and as a transmission member for transmitting the spring force on the
  • the solution according to the invention is thus characterized by only a small number of components and a small footprint.
  • an articulated lever is a structurally simple component, so that the solution according to the invention is also characterized by a structurally simple structure.
  • the jump drive acts in both switching directions, ie both for a switch-off and for a switch-on. As a result, components can also be saved.
  • the jump drive can be operated from multiple sides, which increases the flexibility in terms of the installation location of the switching device and its operation.
  • a holder for the spring element is formed on the two partial arms. The spring element can thus be reliably held in a correct position between the two partial arms.
  • the spring element comprises one or more compression springs, since compression springs are characterized by a comparatively high reliability.
  • the spring element may also comprise two concentric pressure springs arranged. Thus, even if one of the two springs fails, the function of the switching device can be maintained.
  • the concentric arrangement also leads to a uniform spring load and a small footprint.
  • the switching device has a base plate in or on which the switching shaft and the second arm of the articulated lever are rotatably mounted.
  • the switching device advantageously on a manually operable control element and a mechanism for converting a movement of the operating element in a rotational movement of the shift shaft.
  • the control element comprises an operating lever which is rotatably connected to a rotatable disc through which one end of a first actuating lever is guided, which in turn leads with its other end a second operating lever which is non-rotatably connected to the switching shaft.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of an electrical switching device according to the invention in side view
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the jump drive of FIG
  • Switching device of FIG. 1 in a first end position, 3 shows a detailed representation of the jump drive of
  • FIG. 1 An only hinted in Figure 1 switching device in the form of a load-disconnector 1 includes a switching shaft 2, a jump drive 3 for the shift shaft 2 and a manual control in the form of a stirrup drive. 4
  • cam switching elements are used as switching units. At voltages higher than 24V, the cam switching elements are equipped with arcing chambers to extinguish the arc.
  • the load disconnector 2 therefore has cam switching elements and arcing chambers, which are not shown in more detail.
  • the switching shaft 2 has not shown cams for actuating the cam switching elements.
  • the switching shaft 2 is rotatably supported on a base plate 5 of the load disconnector 1 via a shaft bearing.
  • On the base plate 5 are the cam switching elements, the
  • the stirrup drive 4 is a hand drive, i. the operation is done manually, for example via an operating lever 6, and not via additional drive units.
  • An actuating mechanism 7 is used to convert a movement of an operating lever 6 of the stirrup drive 4 in a rotary movement of the shift shaft 2.
  • the operating lever 6 is rotatably connected thereto with a rotatable disc 20 through which one end of a first operating lever 21 is guided, with his other End again a second operating lever 22 leads, the rotation with the
  • the first operating lever 21 has a slot 23 for guiding the second operating lever 22.
  • a bolt 24 is guided, which sits on the second operating lever 22.
  • the disc 20 is rotated and thus the first actuating lever 21 is guided vertically downward in a substantially translational movement.
  • the bolt 24 is pressed into the upper end position of the elongated hole 23 and positively entrained by the first actuating lever 21.
  • the bolt 24 then guides the second operating lever 22 such that it rotates the switching shaft 2.
  • Jump drive 3 a buckling lever 8 with a first arm 9 and a second arm 10, which are connected to each other via a hinge 11.
  • the first arm 9 is rotatably connected at its second arm 10 and the hinge 11 facing away from the switching shaft 2.
  • the second arm 10 is rotatably mounted on its end facing away from the first arm 9 or the joint 11 by a bolt 14 in a housing 13.
  • the holder 13 is screwed tightly to the base plate 5.
  • the second arm 10 is thus mounted stationarily in relation to the selector shaft 2.
  • the second arm 10 comprises two partial arms 10a, 10b, between which a spring element 15 is arranged.
  • the spring element 15 comprises two concentric cylindrical pressure springs 15a, 15b, whose longitudinal axis extends in the direction of the longitudinal axis of the second arm 10.
  • Each of the partial arms 10a, 10b has at its respective side facing the springs 15a, 15b a holder 12 for the springs 15a, 15b.
  • This holder 12 comprises a flat support surface 16 for the end faces of the spring 15 a, 15 b and elevations 17, 18.
  • the support surface 16 is bounded radially outwardly by an annular elevation 17, at which the outer compression spring 15a is applied and thus always kept in the correct position.
  • the support surface 16 is bounded radially inwardly by a cylindrical elevation 18, on which the inner compression spring 15b is seated and thus likewise always held in the correct position. As it turns out, these measures are sufficient for correct positioning and guidance of the position of the springs in most cases.
  • a bolt may be arranged centrally within the springs for guiding the springs 15a, 15b.
  • the bolt head is then advantageous in a socket, which is screwed in the region of the spring support surface 16 of the hinge 11 facing first part of arm 10a with this arm 10a.
  • a gap In the region of the spring support surface 16 of the joint 11 facing away from the partial arm 10 b is then preferably a gap through which the bolt is fixed by means of a lock washer.
  • the articulated lever 8 and the second operating lever 22, both of which are non-rotatably connected to the switching shaft 2 may be formed as a separate lever.
  • Double lever i. the second operating lever 22 and the first arm 9 of the articulated lever 8 are connected in a line, wherein the switching shaft 2 is arranged between the two levers.
  • the articulated lever 8 is movable from a first end position, shown in FIG. 2, in which it is bent over an extended position shown in FIG. 3 into a second end position, shown in FIG. 4, in which it is also bent, and vice versa.
  • the fixation of the two end positions shown in Figures 2 and 4 can be effected by not shown stops, which are arranged on the shift shaft 2.
  • the lengths of the first arm 9, the lengths of the first and second partial arm 10a, 10b, the dimensioning of the springs 15a, 15b and the distance between the switching shaft 2 and the bolt 14 are matched to one another such that in the extended position shown in FIG of the articulated lever 8 between the first partial arm 10a and the second partial arm 10b enough space for the compressed compression springs 15a, 15b is present.
  • the articulated lever 8 is in a first end position.
  • the two arms 9, 10 of the rocker arm 8 are tilted to each other. If an operator manually moves the control lever 6, the control shaft 2 is rotated counterclockwise via the first actuating lever 21 and the second actuating lever 22 and the rocker arm 8 is moved from its end position shown in FIG. 2 into an extended position shown in FIG Rocker 8 is fully extended. During this movement, the springs 15a, 15b are compressed or tensioned.
  • the holder 13 serves as an abutment for the second arm 10 of the articulated lever 8 during compression of the springs 15a, 15b.
  • Switching shaft 2 jump in the counterclockwise direction to the end position shown in FIG 4 and thereby ensure a fast switching operation on the cam switching elements of the switching device 1.
  • the spring force is dimensioned such that it reaches a required for switching the contacts of the switching device 1 switching force .
  • a movement of the kick lever in the reverse direction i. from the end position shown in FIG 4 in the end position shown in Figure 2, a switch-on of the switching device is possible in the same way.
  • the jump drive 3 has a structurally very simple structure and is characterized, in particular in combination with a stirrup drive, by a high reliability and shock resistance at the same time high compactness and small footprint.
  • stirrup drive 4 can be arranged below the base plate 5 instead of above the base plate 5, wherein the first actuating lever 21 is then coupled from below with the second actuating lever 22. This results in a high degree of flexibility with regard to the installation location and the operation of the switching device, which is particularly suitable for use in mobile systems such as e.g. in ships is of great advantage.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

An electric switchgear (1), in particular a load-break switch, having a switch shaft (2) and a snap-action drive (3) with a spring element (15) that effects a jump-like movement of the switch shaft (2), is to be characterised by a simple design, a low number of components and low space requirements. According to the invention, the snap-action drive (3) comprises to this end an articulated lever (8) having a first arm (9) and a second arm (10), said first arm (9) being connected with the end remote thereof from the second arm (10) to the switch shaft (2) in a rotationally fixed manner and the second arm (10) being fixedly supported with the end remote from the first arm (9) in a rotatable manner, and said second arm (10) comprising two sub-arms (10a, 10b), between which the spring element (15) is mounted.

Description

Beschreibung description
Elektrisches Schaltgerät mit einem Sprungantrieb Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Last-Trennschalter, mit einem Sprungantrieb gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Schaltgerät ist z.B. aus der DE 28 50 761 C3 bekannt. Elektrische Schaltgeräte benötigen oftmals einen mittelbar wirkenden Antrieb, um sicherzustellen, dass Schaltvorgänge unabhängig von äußeren Einflüssen immer mit gleicher und genügender Geschwindigkeit erfolgen. Dies wird beispielsweise durch Sprungantriebe realisiert, die einen aufladbaren Ener- giespeicher umfassen, der ein sprunghaftes Schalten ermöglicht. The invention relates to an electrical switching device, in particular a load disconnector, with a jump drive according to the preamble of claim 1. Such a switching device is e.g. known from DE 28 50 761 C3. Electrical switching devices often require an indirectly acting drive to ensure that switching operations always take place independently of external influences with the same and sufficient speed. This is realized, for example, by jump drives, which comprise a rechargeable energy store, which enables sudden switching.
Dies gilt insbesondere für Last-Trennschalter, die zum Schalten von Hochspannungsstromkreisen im Bereich der Industrie und der Marinesysteme eingesetzt werden. In Marinesystemen finden beispielsweise Last-Trennschalter für Gleichspannungen von 450 V bis 900 V und Schaltströme bis 400 A Anwendung. Während der Schaltvorgänge eines solchen Last-Trennschalters entstehen, bedingt durch die hohen Schaltströme und Schalt- Spannungen, Lichtbögen, die zu einem allmählichen Abbrand der Kontakte führen und somit die Schalteinrichtungen verschleißen lassen. Um einen Abbrand der Kontakte zu minimieren, müssen die entstehenden Lichtbögen möglichst gering ausfallen. Dies kann durch kurze Schaltzeiten erzielt werden. Um die Schaltzeiten solcher Last-Trennschalter zu reduzieren, werden die Schaltkinematiken innerhalb der Last-Trennschalter mit Sprungantrieben versehen. Durch den Sprungantrieb wird die Geschwindigkeit der Bewegung, die ein Bediener auf ein This is especially true for load disconnectors used to switch high voltage circuits in the industrial and marine systems. In marine systems, for example, load disconnectors for DC voltages from 450 V to 900 V and switching currents up to 400 A are used. During the switching operations of such a load disconnector arise due to the high switching currents and switching voltages, arcs, which lead to a gradual burn-off of the contacts and thus can wear the switching devices. To minimize burnup of the contacts, the resulting arcing must be as low as possible. This can be achieved by short switching times. In order to reduce the switching times of such load disconnectors, the switching kinematics within the load disconnectors are provided with stepper drives. The jump drive will increase the speed of movement that an operator has on
Schaltelement aufbringt, im Bereich eines Schaltpunktes er- höht. Dies erfolgt in der Regel durch Federelemente im Apply switching element, increased in the range of a switching point. This is usually done by spring elements in
Sprungantrieb . Ein aus der DE 28 50 761 C3 bekannter Sprungantrieb für ein elektrisches Schaltgerät mit einer Schaltwelle umfasst eine Druckfeder, deren Federkraft über ein auf der Schaltwelle drehbeweglich angeordnetes Übertragungsglied eine sprungarti- ge Bewegung der Schaltwelle bewirkt. Eine Spannvorrichtung für die Feder ist ebenfalls drehbeweglich auf der Schaltwelle angeordnet und dreht bei ihrer Drehbewegung nach einer Freilaufbewegung das Übertragungsglied mit. Das Übertragungsglied ist dabei als ein U-förmiges Mitnehmerteil ausgebildet, in der ein erster und ein zweiter Spannstift sitzt. Die Spannvorrichtung umfasst eine Spannscheibe und einen Betätigungshebel, der mit der Spannscheibe verbunden ist. Der Betätigungshebel weist eine kreisförmige Ausnehmung auf, in der sich der erste Spannstift bewegt, der auch eine Verbindung mit der Druckfeder herstellt. Bei einem Ausschaltvorgang des Schaltgerätes wird der erste Spannstift mit dem U-fömigen Mitnehmerteil über den Betätigungshebel mitgenommen und dabei die Feder gespannt. Nach Erreichen eines Totpunktes wird die gespannte Feder freigegeben und durch den zweiten Spannstift kraftschlüssig ein auf der Schaltwelle sitzender Spannstift bewegt, so dass die Schaltwelle in eine Drehung versetzt wird. Jump drive. A jump drive known from DE 28 50 761 C3 for an electrical switching device with a selector shaft comprises a compression spring, the spring force of which causes a jump-like movement of the selector shaft via a transmission member arranged so as to be rotatably mounted on the selector shaft. A tensioning device for the spring is also arranged rotatably on the shift shaft and rotates in its rotational movement after a freewheel movement with the transmission member. The transmission member is designed as a U-shaped driver part in which a first and a second clamping pin sits. The tensioning device comprises a tensioning pulley and an actuating lever which is connected to the tensioning pulley. The actuating lever has a circular recess in which moves the first dowel pin, which also establishes a connection with the compression spring. When a switch-off of the switching device, the first dowel pin is taken with the U-fömigen driver part on the operating lever while the spring tensioned. After reaching a dead center, the tensioned spring is released and frictionally a seated on the shift shaft dowel pin moves through the second dowel pin, so that the shift shaft is rotated.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Schaltgerät mit einem Sprungantrieb anzugeben, das sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau, geringe Bauteilanzahl und einen geringen Platzbedarf auszeichnet und somit insbesondere für die Verwendung in mobilen Systemen mit beengten Platzverhältnissen, wie sie z.B. in Schiffen vorliegen, ge- eignet ist. Based on this, it is an object of the present invention to provide a switching device with a jump drive, which is characterized by a simple structural design, small number of components and a small footprint and thus in particular for use in mobile systems with limited space, such as. in ships, is suitable.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein elektrisches Schaltgerät gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. The solution of this object is achieved by an electrical switching device according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Schaltgerät mit einer Schaltwelle und mit einem Sprungantrieb mit einem Federelement, das eine sprungartige Bewegung der Schaltwelle bewirkt, umfasst der Sprungantrieb einen Knickhebel mit einem ersten und einem zweiten Arm, wobei der erste Arm an seinem dem zweiten Arm abgewandten Ende drehfest mit der Schaltwelle verbunden ist und der zweite Arm an seinem dem ersten Arm abgewandten Ende ortsfest in Bezug zu der Schaltwelle drehbeweglich gelagert ist, und wobei der zweite Arm zwei Teilarme umfasst, zwischen denen das Federelement angeordnet ist. Durch eine Drehung der Schaltwelle kann der Hebel von einer gekippten Lage, in der das Federelement nicht gespannt ist, in eine Strecklage bewegt werden, wobei das Federelement gespannt wird. BeiIn a switching device according to the invention with a switching shaft and with a jump drive with a spring element which causes a sudden movement of the switching shaft, comprising Jump drive a buckling lever with a first and a second arm, wherein the first arm at its end facing away from the second arm is rotatably connected to the switching shaft and the second arm is rotatably mounted at its end facing away from the first arm stationary relative to the shift shaft, and wherein the second arm comprises two sub-arms, between which the spring element is arranged. By a rotation of the switching shaft, the lever can be moved from a tilted position in which the spring element is not stretched in an extended position, wherein the spring element is tensioned. at
Überschreiten der Strecklage kann sich dann das Federelement entspannen und bewegt dann sprungartig den Kipphebel und die damit verbunden Schaltwelle, wodurch ein schneller Schaltvorgang in dem Schaltgerät bewirkt wird. Der Knickhebel dient dabei sowohl zum Spannen des Federelementes als auch als Übertragungsglied zum Übertragen der Federkraft auf die Exceeding the stretched position can then relax the spring element and then abruptly moves the rocker arm and the switching shaft connected thereto, whereby a fast switching operation is effected in the switching device. The articulated lever serves both to tension the spring element and as a transmission member for transmitting the spring force on the
Schaltwelle. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich somit durch nur eine geringe Anzahl von Bauteilen und einen geringen Platzbedarf aus. Bei einem Knickhebel handelt es sich um ein konstruktiv einfaches Bauelement, so dass sich die erfindungsgemäße Lösung auch durch einen konstruktiv einfachen Aufbau auszeichnet. Ein weiterer Vorteil ist dabei, dass der Sprungantrieb in beiden Schaltrichtungen, d.h. sowohl für einen Ausschaltvorgang als auch für einen Einschaltvorgang wirkt. Hierdurch können ebenfalls Bauteile eingespart werden. Außerdem kann der Sprungantrieb von mehreren Seiten bedient werden, was die Flexibilität hinsichtlich des Einbauortes des Schaltgerätes und seiner Bedienung erhöht. Bevorzugt ist an den beiden Teilarmen eine Halterung für das Federelement ausgebildet. Das Federelement kann somit zuverlässig in einer korrekten Position zwischen den beiden Teilarmen gehalten werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Federelement eine oder mehrere Druckfedern, da sich Druckfedern durch eine vergleichsweise hohe Ausfallsicherheit auszeichnen. Zur weiteren Erhöhung der Ausfallsicherheit kann das Federelement auch zwei konzentrisch zueinander angeordnete Druckfedern umfassen. Somit kann auch bei Ausfall einer der beiden Federn die Funktion des Schaltgerätes aufrecht erhalten wer- den. Die konzentrische Anordnung führt außerdem zu einer gleichmäßigen Federbelastung und zu einem geringen Platzbedarf . Shift shaft. The solution according to the invention is thus characterized by only a small number of components and a small footprint. In an articulated lever is a structurally simple component, so that the solution according to the invention is also characterized by a structurally simple structure. Another advantage is that the jump drive acts in both switching directions, ie both for a switch-off and for a switch-on. As a result, components can also be saved. In addition, the jump drive can be operated from multiple sides, which increases the flexibility in terms of the installation location of the switching device and its operation. Preferably, a holder for the spring element is formed on the two partial arms. The spring element can thus be reliably held in a correct position between the two partial arms. According to an advantageous embodiment, the spring element comprises one or more compression springs, since compression springs are characterized by a comparatively high reliability. To further increase the reliability, the spring element may also comprise two concentric pressure springs arranged. Thus, even if one of the two springs fails, the function of the switching device can be maintained. The concentric arrangement also leads to a uniform spring load and a small footprint.
Eine besonders hohe Kompaktheit und Schockfestigkeit des Schaltgerätes sowie mechanische Stabilität des Sprungantriebs ist dadurch möglich, dass das Schaltgerät eine Grundplatte aufweist, in oder auf der die Schaltwelle und der zweite Arm des Knickhebels drehbeweglich gelagert sind. Für eine manuelle Bedienung weist das Schaltgerät von Vorteil ein manuell betätigbares Bedienelement und einen Mechanismus zur Umwandlung einer Bewegung des Bedienelementes in eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle auf. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Bedienelement einen Bedienhebel, der drehfest mit einer drehbaren Scheibe verbunden ist, durch die ein Ende eines ersten Betätigungshebel geführt ist, der mit seinem anderen Ende wiederum einen zweiten Betätigungshebel führt, der drehfest mit der Schaltwelle verbunden ist. A particularly high compactness and shock resistance of the switching device and mechanical stability of the jump drive is possible because the switching device has a base plate in or on which the switching shaft and the second arm of the articulated lever are rotatably mounted. For manual operation, the switching device advantageously on a manually operable control element and a mechanism for converting a movement of the operating element in a rotational movement of the shift shaft. According to a particularly advantageous embodiment, the control element comprises an operating lever which is rotatably connected to a rotatable disc through which one end of a first actuating lever is guided, which in turn leads with its other end a second operating lever which is non-rotatably connected to the switching shaft.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert; darin zeigen: The invention and further advantageous embodiments of the invention according to features of the subclaims are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the figures; show in it:
FIG 1 ein Teilschnittbild eines erfindungsgemäßen elektrischen Schaltgerätes in Seitenansicht, FIG 2 eine Detaildarstellung des Sprungantriebs des 1 shows a partial sectional view of an electrical switching device according to the invention in side view, FIG. 2 shows a detailed representation of the jump drive of FIG
Schaltgerätes von FIG 1 in einer ersten Endstellung, FIG 3 eine Detaildarstellung des Sprungantriebs des Switching device of FIG. 1 in a first end position, 3 shows a detailed representation of the jump drive of
Schaltgerätes von FIG 1 in einer Mittelstellung und  Switching device of FIG 1 in a middle position and
FIG 4 eine Detaildarstellung des Sprungantriebs des 4 shows a detailed representation of the jump drive of
Schaltgerätes von FIG 1 in einer zweiten Endstellung.  Switching device of Figure 1 in a second end position.
Ein nur andeutungsweise in FIG 1 dargestelltes Schaltgerät in Form eines Last-Trennschalters 1 umfasst eine Schaltwelle 2, einem Sprungantrieb 3 für die Schaltwelle 2 und ein manuelles Bedienelement in Form eines Steigbügelantriebes 4. An only hinted in Figure 1 switching device in the form of a load-disconnector 1 includes a switching shaft 2, a jump drive 3 for the shift shaft 2 and a manual control in the form of a stirrup drive. 4
Bei Last-Trennschaltern kommen üblicherweise Nockenschaltelemente als Schalteinheiten zum Einsatz. Bei Spannungen von über 24V werden die Nockenschaltelemente mit Lichtbogenkammern ausgerüstet, die für die Löschung des Lichtbogens sorgen. Der Last-Trennschalter 2 weist deshalb nicht näher dargestellte Nockenschaltelemente und Lichtbogenkammern auf. Außerdem weist die Schaltwelle 2 nicht näher dargestellte No- cken zur Betätigung der Nockenschaltelemente auf. In load disconnectors usually cam switching elements are used as switching units. At voltages higher than 24V, the cam switching elements are equipped with arcing chambers to extinguish the arc. The load disconnector 2 therefore has cam switching elements and arcing chambers, which are not shown in more detail. In addition, the switching shaft 2 has not shown cams for actuating the cam switching elements.
Die Schaltwelle 2 ist über eine Wellenlagerung drehbeweglich auf einer Grundplatte 5 des Last-Trennschalters 1 gelagert. An der Grundplatte 5 sind die Nockenschaltelemente, die The switching shaft 2 is rotatably supported on a base plate 5 of the load disconnector 1 via a shaft bearing. On the base plate 5 are the cam switching elements, the
Lichtbogenkammern sowie elektrische Anschlussbauteile befestigt (nicht dargestellt) . Arc chambers and electrical connection components attached (not shown).
Bei dem Steigbügelantrieb 4 handelt es sich um einen Handantrieb, d.h. die Bedienung erfolgt manuell, zum Beispiel über einen Bedienhebel 6, und nicht über zusätzliche Antriebsaggregate. Ein Betätigungsmechanismus 7 dient zur Umwandlung einer Bewegung eines Bedienhebels 6 des Steigbügelantriebes 4 in eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle 2. Der Bedienhebel 6 ist hierzu drehfest mit einer drehbaren Scheibe 20 verbunden, durch die ein Ende eines ersten Betätigungshebel 21 geführt ist, der mit seinem anderen Ende wiederum einen zweiten Betätigungshebel 22 führt, der drehfest mit der The stirrup drive 4 is a hand drive, i. the operation is done manually, for example via an operating lever 6, and not via additional drive units. An actuating mechanism 7 is used to convert a movement of an operating lever 6 of the stirrup drive 4 in a rotary movement of the shift shaft 2. The operating lever 6 is rotatably connected thereto with a rotatable disc 20 through which one end of a first operating lever 21 is guided, with his other End again a second operating lever 22 leads, the rotation with the
Schaltwelle 2 verbunden ist. Der erste Betätigungshebel 21 weist zur Führung des zweiten Betätigungshebels 22 ein Langloch 23 auf. In diesem wird ein Bolzen 24 geführt, der auf dem zweiten Betätigungshebel 22 sitzt. Bei einer Betätigung des Bedienhebels 6 wird die Scheibe 20 gedreht und somit der erste Betätigungshebel 21 in einer im Wesentlichen translatorischen Bewegung vertikal nach unten geführt. Durch diese Bewegung wird der Bolzen 24 in die obere Endlage des Langloches 23 gedrückt und kraftschlüssig von dem ersten Betätigungshebel 21 mitgeführt. Der Bolzen 24 führt dann den zweiten Betätigungshebel 22 derart, dass dieser die Schaltwelle 2 dreht. Switching shaft 2 is connected. The first operating lever 21 has a slot 23 for guiding the second operating lever 22. In this a bolt 24 is guided, which sits on the second operating lever 22. Upon actuation of the operating lever 6, the disc 20 is rotated and thus the first actuating lever 21 is guided vertically downward in a substantially translational movement. By this movement, the bolt 24 is pressed into the upper end position of the elongated hole 23 and positively entrained by the first actuating lever 21. The bolt 24 then guides the second operating lever 22 such that it rotates the switching shaft 2.
Wie im Detail in den FIG 2 - 4 dargestellt, umfasst der As shown in detail in Figures 2-4, includes
Sprungantrieb 3 einen Knickhebel 8 mit einem ersten Arm 9 und einem zweiten Arm 10, die über ein Gelenk 11 miteinander verbunden sind. Der erste Arm 9 ist an seinem dem zweiten Arm 10 bzw. dem Gelenk 11 abgewandten Ende drehfest mit der Schaltwelle 2 verbunden. Jump drive 3 a buckling lever 8 with a first arm 9 and a second arm 10, which are connected to each other via a hinge 11. The first arm 9 is rotatably connected at its second arm 10 and the hinge 11 facing away from the switching shaft 2.
Der zweite Arm 10 ist an seinem dem ersten Arm 9 bzw. dem Gelenk 11 abgewandten Ende durch einen Bolzen 14 in einer HaI- terung 13 drehbeweglich gelagert. Die Halterung 13 ist fest an der Grundplatte 5 angeschraubt. Der zweite Arm 10 ist so- mit ortsfest in Bezug zu der Schaltwelle 2 gelagert. The second arm 10 is rotatably mounted on its end facing away from the first arm 9 or the joint 11 by a bolt 14 in a housing 13. The holder 13 is screwed tightly to the base plate 5. The second arm 10 is thus mounted stationarily in relation to the selector shaft 2.
Der zweite Arm 10 umfasst zwei Teilarme 10a, 10b, zwischen denen ein Federelement 15 angeordnet ist. Das Federelement 15 umfasst zwei konzentrisch zueinander angeordnete zylindrische Druckfedern 15a, 15b, deren Längsachse in Richtung der Längsachse des zweiten Arms 10 verläuft. The second arm 10 comprises two partial arms 10a, 10b, between which a spring element 15 is arranged. The spring element 15 comprises two concentric cylindrical pressure springs 15a, 15b, whose longitudinal axis extends in the direction of the longitudinal axis of the second arm 10.
Jeder der Teilarme 10a, 10b weist an seiner jeweiligen den Federn 15a, 15b zugewandten Seite eine Halterung 12 für die Federn 15a, 15b auf. Diese Halterung 12 umfasst eine ebene Auflagefläche 16 für die Stirnseiten der Feder 15a, 15b und Erhöhungen 17, 18. Die Auflagefläche 16 wird radial nach außen begrenzt durch eine ringförmige Erhöhung 17, an der die äußere Druckfeder 15a anliegt und somit stets in der richtigen Position gehalten wird. Zum anderen wird die Auflagefläche 16 radial nach innen durch eine zylinderförmige Erhöhung 18 begrenzt, auf der die innere Druckfeder 15b sitzt und so- mit ebenfalls stets in der richtigen Position gehalten wird. Wie sich herausgestellt hat, sind diese Maßnahmen für eine korrekte Positionierung und Führung der Lage der Federn in den meisten Fällen ausreichend. In einer alternativen, nicht näher dargestellten, Ausgestaltung kann zur Führung der Federn 15a, 15b mittig innerhalb der Federn ein Bolzen angeordnet sein. Der Bolzenkopf liegt dann von Vorteil in einer Buchse an, die im Bereich der Federauflagefläche 16 des dem Gelenk 11 zugewandten ersten Teilarmes 10a mit diesem Teilarm 10a verschraubt ist. Im Bereich der Federauflagefläche 16 des dem Gelenk 11 abgewandten Teilarmes 10b befindet sich dann vorzugsweise ein Spalt, durch den der Bolzen mit Hilfe einer Sicherungsscheibe fixiert ist. Each of the partial arms 10a, 10b has at its respective side facing the springs 15a, 15b a holder 12 for the springs 15a, 15b. This holder 12 comprises a flat support surface 16 for the end faces of the spring 15 a, 15 b and elevations 17, 18. The support surface 16 is bounded radially outwardly by an annular elevation 17, at which the outer compression spring 15a is applied and thus always kept in the correct position. On the other hand, the support surface 16 is bounded radially inwardly by a cylindrical elevation 18, on which the inner compression spring 15b is seated and thus likewise always held in the correct position. As it turns out, these measures are sufficient for correct positioning and guidance of the position of the springs in most cases. In an alternative embodiment, not shown, a bolt may be arranged centrally within the springs for guiding the springs 15a, 15b. The bolt head is then advantageous in a socket, which is screwed in the region of the spring support surface 16 of the hinge 11 facing first part of arm 10a with this arm 10a. In the region of the spring support surface 16 of the joint 11 facing away from the partial arm 10 b is then preferably a gap through which the bolt is fixed by means of a lock washer.
Der Knickhebel 8 und der zweite Betätigungshebel 22, die beide drehfest mit der Schaltwelle 2 verbunden sind, können als separate Hebel ausgebildet sein. Zur Verringerung der Bauteilanzahl und des Platzbedarfs bilden die beiden Hebel 8, 22 - wie in FIG 1 - 4 dargestellt - jedoch einen geradlinigenThe articulated lever 8 and the second operating lever 22, both of which are non-rotatably connected to the switching shaft 2, may be formed as a separate lever. To reduce the number of components and the space required form the two levers 8, 22 - as shown in Figures 1 - 4 - but a straight line
Doppelhebel, d.h. der zweite Betätigungshebel 22 und der erste Arm 9 des Knickhebels 8 sind in einer Linie miteinander verbunden, wobei zwischen den beiden Hebeln die Schaltwelle 2 angeordnet ist. Double lever, i. the second operating lever 22 and the first arm 9 of the articulated lever 8 are connected in a line, wherein the switching shaft 2 is arranged between the two levers.
Der Knickhebel 8 ist von einer in FIG 2 gezeigten ersten Endlage, in der er geknickt ist, über eine in FIG 3 gezeigte Strecklage in eine in FIG 4 gezeigte zweite Endlage bewegbar, in der er ebenfalls geknickt ist, und umgekehrt. The articulated lever 8 is movable from a first end position, shown in FIG. 2, in which it is bent over an extended position shown in FIG. 3 into a second end position, shown in FIG. 4, in which it is also bent, and vice versa.
Die Fixierung der beiden in FIG 2 und 4 gezeigten Endlagen kann durch nicht näher dargestellte Anschläge erfolgen, die auf der Schaltwelle 2 angeordnet sind. Die Längen des ersten Arms 9, die Längen des ersten und zweiten Teilarms 10a, 10b, die Dimensionierung der Federn 15a, 15b und der Abstand zwischen der Schaltwelle 2 und dem Bolzen 14 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass in der in FIG 3 gezeigten Strecklage des Knickhebels 8 zwischen dem ersten Teilarm 10a und dem zweiten Teilarm 10b genug Raum für die zusammengestauchten Druckfedern 15a, 15b vorhanden ist. The fixation of the two end positions shown in Figures 2 and 4 can be effected by not shown stops, which are arranged on the shift shaft 2. The lengths of the first arm 9, the lengths of the first and second partial arm 10a, 10b, the dimensioning of the springs 15a, 15b and the distance between the switching shaft 2 and the bolt 14 are matched to one another such that in the extended position shown in FIG of the articulated lever 8 between the first partial arm 10a and the second partial arm 10b enough space for the compressed compression springs 15a, 15b is present.
Durch die Langlochbohrung 23 in dem ersten Betätigungshebel 21 wird ein Mitreißen des ersten Betätigungshebels 21 und damit des Bedienelementes 6 bei einem Durchschalten des Sprungantriebs 3 vermieden. Nach einem derartigen Durchschalten wird der Bedienhebel 6 des Steigbügelantriebs 4 dann manuell durch einen Bediener in seine jeweilige Endlage gebracht. Through the slot 23 in the first operating lever 21 entrainment of the first operating lever 21 and thus of the operating element 6 is avoided in a switching of the jump drive 3. After such switching through the operating lever 6 of the stirrup drive 4 is then manually brought by an operator in its respective end position.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Sprungantriebs 3 anhand der FIG 2 - 4 erläutert: The mode of operation of the jump drive 3 will now be explained with reference to FIGS. 2 to 4:
FIG 2 zeigt die Schaltwelle 2 in einer ersten Schaltstellung, beispielsweise einer Einschaltstellung des Schaltgerätes 1.2 shows the switching shaft 2 in a first switching position, for example, a closed position of the switching device. 1
Der Knickhebel 8 befindet sich dabei in einer ersten Endlage. Die beiden Arme 9, 10 des Kipphebels 8 sind dabei zueinander gekippt . Bewegt eine Bedienperson manuell den Bedienhebel 6, so wird über den ersten Betätigungshebel 21 und den zweiten Betätigungshebel 22 die Schaltwelle 2 im Gegenuhrzeigersinn gedreht und dabei der Kipphebel 8 aus seiner in FIG 2 gezeigten Endlage in eine in FIG 3 gezeigte Strecklage bewegt, in der der Kipphebel 8 vollständig gestreckt ist. Bei dieser Bewegung werden die Federn 15a, 15b gestaucht bzw. gespannt. Die HaI- terung 13 dient dabei als Widerlager für den zweiten Arm 10 des Knickhebels 8 beim Stauchen der Federn 15a, 15b. Bei Loslassen des Bedienhebels 6 vor Erreichen der Strecklage drücken die Federn 15a, 15b den Kipphebel 8 und somit auch die Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn wieder in die in FIG 2 gezeigte Ausgangslage zurück. Bei Überschreiten der Strecklage entspannen sich die Federn 15a, 15b und bewegen den Kipphebel 8 und somit auch die The articulated lever 8 is in a first end position. The two arms 9, 10 of the rocker arm 8 are tilted to each other. If an operator manually moves the control lever 6, the control shaft 2 is rotated counterclockwise via the first actuating lever 21 and the second actuating lever 22 and the rocker arm 8 is moved from its end position shown in FIG. 2 into an extended position shown in FIG Rocker 8 is fully extended. During this movement, the springs 15a, 15b are compressed or tensioned. The holder 13 serves as an abutment for the second arm 10 of the articulated lever 8 during compression of the springs 15a, 15b. When releasing the operating lever 6 before reaching the extended position, the springs 15a, 15b press the rocker arm 8 and thus also the switching shaft 2 in the clockwise direction back into the starting position shown in FIG. When the extended position is exceeded, the springs 15a, 15b relax and move the rocker arm 8 and thus also the
Schaltwelle 2 sprungartig im Gegenuhrzeigersinn bis in die in FIG 4 gezeigte Endlage und sorgen hierdurch für einen schnel- len Schaltvorgang an den Nockenschaltelementen des Schaltgerätes 1. Die Federkraft ist dabei derart bemessen, dass sie eine für das Schalten der Kontakte des Schaltgerätes 1 benötigte Schaltkraft erreicht. Durch eine Bewegung des Kickhebels in umgekehrter Richtung, d.h. von der in FIG 4 gezeigten Endlage in die in FIG 2 gezeigte Endlage, ist in gleicher Weise ein Einschaltvorgang des Schaltgerätes möglich. Wie ersichtlich, werden für den Sprungantrieb 3 nur sehr wenige unterschiedliche Bauteile benötigt. Der Sprungantrieb 3 hat einen konstruktiv sehr einfachen Aufbau und zeichnet sich, insbesondere in Kombination mit einem Steigbügelantrieb, durch eine hohe Zuverlässigkeit und Schockfestigkeit bei gleichzeitig hoher Kompaktheit und geringem Platzbedarf aus. Ein großer Vorteil ist auch, dass der Steigbügelantrieb 4 statt oberhalb der Grundplatte 5 auch unterhalb der Grundplatte 5 angeordnet sein kann, wobei der erste Betätigungshebel 21 dann von unten kommend mit dem zweiten Betätigungshe- bei 22 gekoppelt wird. Hierdurch ergibt sich eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Einbauortes und der Bedienung des Schaltgerätes, was insbesondere für eine Verwendung in mobilen Systemen wie z.B. in Schiffen von großem Vorteil ist. Switching shaft 2 jump in the counterclockwise direction to the end position shown in FIG 4 and thereby ensure a fast switching operation on the cam switching elements of the switching device 1. The spring force is dimensioned such that it reaches a required for switching the contacts of the switching device 1 switching force , By a movement of the kick lever in the reverse direction, i. from the end position shown in FIG 4 in the end position shown in Figure 2, a switch-on of the switching device is possible in the same way. As can be seen, only very few different components are needed for the jump drive 3. The jump drive 3 has a structurally very simple structure and is characterized, in particular in combination with a stirrup drive, by a high reliability and shock resistance at the same time high compactness and small footprint. A great advantage is also that the stirrup drive 4 can be arranged below the base plate 5 instead of above the base plate 5, wherein the first actuating lever 21 is then coupled from below with the second actuating lever 22. This results in a high degree of flexibility with regard to the installation location and the operation of the switching device, which is particularly suitable for use in mobile systems such as e.g. in ships is of great advantage.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisches Schaltgerät (1), insbesondere Last-Trennschalter, mit einer Schaltwelle (2) und mit einem Sprungan- trieb (3) mit einem Federelement (15), das eine sprungartige Bewegung der Schaltwelle (2) bewirkt, 1. Electrical switching device (1), in particular load disconnect switch, with a switching shaft (2) and with a jump drive (3) with a spring element (15), which causes a sudden movement of the switching shaft (2),
dadurch gekennzeichnet, dass der Sprungantrieb (3) einen Knickhebel (8) mit einem ersten und einem zweiten Arm (9, 10) umfasst, wobei der erste Arm (9) an seinem dem zweiten Arm (10) abgewandten Ende drehfest mit der Schaltwelle (2) verbunden ist und der zweite Arm (10) an seinem dem ersten Arm (9) abgewandten Ende ortsfest in Bezug zu der Schaltwelle (2) drehbeweglich gelagert ist, und wobei der zweite Arm (10) zwei Teilarme (10a, 10b) umfasst, zwischen denen das Feder- element (15) angeordnet ist. characterized in that the jump drive (3) comprises an articulated lever (8) with a first and a second arm (9, 10), wherein the first arm (9) at its second arm (10) facing away from rotation with the switching shaft ( 2) is connected and the second arm (10) at its end remote from the first arm (9) fixedly mounted in relation to the switching shaft (2) is rotatably mounted, and wherein the second arm (10) comprises two partial arms (10a, 10b) , between which the spring element (15) is arranged.
2. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, 2. Electrical switching device (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass an den zwei Teilarmen (10a, 10b) eine Halterung (12) für das Federelement (15) ausgebildet ist. characterized in that a holder (12) for the spring element (15) is formed on the two partial arms (10a, 10b).
3. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Electrical switching device (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) eine oder mehrere Druckfedern (15a bzw. 15b) umfasst. characterized in that the spring element (15) comprises one or more compression springs (15a or 15b).
4. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Electrical switching device (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15) zwei kon- zentrisch zueinander angeordnete Druckfedern (15a, 15b) umfasst . characterized in that the spring element (15) comprises two concentric pressure springs (15a, 15b) arranged concentrically to each other.
5. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Electrical switching device (1) according to one of the preceding claims,
gekennzeichnet durch eine Grundplatte (6), in oder auf der die Schaltwelle (2) und der zweite Arm (10) des Knickhebels (8) drehbeweglich gelagert sind. characterized by a base plate (6), in or on which the switching shaft (2) and the second arm (10) of the articulated lever (8) are rotatably mounted.
6. Elektrisches Schaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Electrical switching device (1) according to one of the preceding claims,
gekennzeichnet durch ein manuell betätigbares Bedienelement und einen Mechanismus (7) zur Umwandlung einer Bewegung des Bedienelementes (6) in eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle (2) . characterized by a manually operable control element and a mechanism (7) for converting a movement of the operating element (6) into a rotational movement of the switching shaft (2).
7. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 6, 7. Electrical switching device (1) according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement einen Bedien- hebel (6) umfasst, der drehfest mit einer drehbaren Scheibe (20) verbunden ist, durch die ein Ende eines ersten Betätigungshebel (21) geführt ist, der mit seinem anderen Ende einen zweiten Betätigungshebel (22) führt, der drehfest mit der Schaltwelle (2) verbunden ist. characterized in that the operating element comprises a control lever (6) which is non-rotatably connected to a rotatable disc (20) through which one end of a first actuating lever (21) is guided, with its other end a second actuating lever (22 ), which is non-rotatably connected to the switching shaft (2).
8. Elektrisches Schaltgerät (1) nach Anspruch 7, 8. Electrical switching device (1) according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betätigungshebel (21) zur Führung des zweiten Betätigungshebels (22) ein Langloch (23) aufweist. characterized in that the first actuating lever (21) for guiding the second actuating lever (22) has a slot (23).
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