[0001] Die Erfindung betrifft einen Federspeicher-Antrieb für elektische Schaltgeräte, insbesondere
für Lasttrennschalter mit zusätzlich zur Ein- und Aus-Stellung vorhandener Erdungsstellung,
bestehend aus einer zur Befestigung am jeweiligen Schaltergestell bestimmten Grundplatte,
einer mit der zugehörigen Schalterwelle verbindbaren Trägerwelle, einer sich zwischen
Trägerwelle und einem mittels eines Steckhebels verschwenkbaren Stützorgan befindenden
Federanordnung sowie einer mit lösbaren Klinken zusammenwirkenden Sperreinheit für
die Trägerwelle.
[0002] Bekannte Federspeicher-Antriebe dieser Art sind im Aufbau relativ kompliziert, besitzen
ein vergleichsweise großes Massenträgheitsmoment und arbeiten mit sich beim Schaltvorgang
mitbewegenden Klinken, was die Störungsanfälligkeit erhöht.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Federspeicher-Antrieb der eingangs
angegebenen Art in der Weise auszubilden, daß er kostengünstig gefertigt werden kann,
eine einfache Montage ermöglicht und zumindest drei Schaltstellungen aufweist, so
daß Lasttrennschalter von der in der deutschen Patentanmeldung P 35 15 203 beschriebenen
Art betätigt werden können.
[0004] Ferner soll der Federspeicher-Antrieb nach der Erfindung problemfrei mit einer steuerbaren
Blockiereinrichtung ausrüstbar, insbesondere nachrüstbar sein, die eine Vorspannung
des Schalters in die Aus-Stellung ermöglicht, so daß der Antrieb als Trafoschalter-Antrieb
eingesetzt werden kann.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Federanordnung
aus einer koaxial zur Trägerwelle angeordneten Drehfeder besteht, daß das mit einem
Federende zusammenwirkende Stützorgan von einem drehbar auf der Trägerwelle gelagerten,
hülsenförmigen Teil gebildet und dieses hülsenförmige Teil mit einer Steuerscheibe-fest
verbunden ist, daß das andere Ende der Drehfeder an einem mit der Trägerwelle verbundenen
Mitnehmer abgestützt ist, daß der Mitnehmer mit der als Scheibe ausgebildeten Sperreinheit
fest verbunden ist, und daß diese Sperrscheibe an ihrem Umfang ein Riegelflächenpaar
aufweist, in das in den verschiedenen Schaltstellungen jeweils zwei Klinken eines
Klinkenhebelpaares oder einer Klinke zweier benachbarter Klinkenhebelpaare einfallen,
die in Abhängigkeit von der Verdrehung der Steuerscheibe lösbar sind.
[0006] Die wesentliche Vorteile eines derart ausgebildeten Federspeicher-Antriebs bestehen
darin, daß die geforderten Funktionen mit einem Minimum an Bauteilen erreicht werden,
ein geringes Massenträgheitsmoment erzielt wird und keine Mitbewegung von Federn und
Kleinteilen erfolgt, wodurch das Störungsrisiko minimiert wird.
[0007] Der Federspeicher-Antrieb nach der Erfindung eignet sich besonders für den in der
Patentanmeldung P 35 15 203 beschriebenen SF6-Lasttrennschalter mit drei Schaltstellungen,
wobei der jeweilige Schaltwinkel 72° beträgt. Es ist jedoch auch möglich, durch Anbringung
eines dritten Klinkensatzes drei weitere Schaltstellungen zu realisieren.
[0008] Schließlich ist es auch möglich, durch Vorgabe bestimmter Schenkellängen für die
Klinken sowie entsprechende Anordnung der Drehpunkte der Klinken einen Antrieb mit
vier Schalt- - stellungen entsprechend einem Schaltwinkel von 90° zu realisieren,
der dann zusätzlich rundherum geschaltet werden könnte. Gemäß einer vorteilhaften
Besonderheit der Erfindung ist eine zur Schalterstellungsanzeige dienende Scheibe
über einen starren Zwischenträger fest mit der Trägerwelle verbunden, wodurch eine
direkte Übertragung der Schaltstellung auf die Stellungsanzeige, d.h. in Vermeidung
jeglicher Umlenkung, gewährleistet ist.
[0009] Eine Ausführungsvariante der Erfindung, die sich als Trafoschalter mit einem gegenüber
einem Kabelschalter erweiterten Betriebszustand "gespannt für Aus"eignet, zeichnet
sich dadurch aus, daß der die Sperrscheibe beim Übergang von der Ein-Stellung in die
Aus-Stellung blockierenden Klinke ein lösbares Sperrorgan zugeordnet ist, das nur
eine Teilaushebung der Klinke in eine nur durch das Sperrorgan blockierte Freigabestellung
gestattet, und daß die Steuerscheibe eine Sperr-Stützfläche aufweist, die zusammen
mit einem in Einschaltstellung gegen die Steuerscheibe vorgespannten Sperrhebel die
Steuerscheibe und damit die die Drehfeder spannende Stützlasche in gespanntem Zustand
hält.
[0010] Die Um- bzw. Nachrüstung zum Trafoschalterantrieb entsprechend dieser zusätzlichen
Merkmale erfolgt durch Anbau von Zusatzkomponenten, die lediglich angeschraubt werden,
wobei sämtliche Befestigungspunkte und Funktionsflächen bei den dem Kabelschalter-Antrieb
entsprechenden Basis-Antrieb bereits vorhanden sind.
[0011] Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen
angeführt.
[0012] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert;
in der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Federspeicher-Antriebs nach der Erfindung
in der Ausführungsform als Kabelschalter in der Stellung "Aus",
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung des Federspeicher-Antriebs in einer
Position kurz vor Auslösung des Einschaltvorgangs, wobei die Drehfeder bereits gespannt
ist,
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung des Federspeicher-Antriebs nach der
Erfindung in der Schaltstellung "Ein",
Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Ansicht des Federspeicher-Antriebs
in der Schaltstellung "geerdet",
Fig. 5 eine schematische Axialschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines
Federspeicher-Antriebs nach der Erfindung, der zur Verwendung als TrafoSchalter ausgerüstet
ist,
Fig. 6 eine Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 5, und
Fig. 7 eine Schnittansicht entsprechend der Linie F-F in Fig. 6.
[0013] Die schematische Vorderansicht eines Federspeicher-Antriebs in seiner Grundausführung
gemäß Fig. 1 zeigt eine mit dem jeweiligen Schaltergestell direkt oder über Dämpfungselemente
verbindbare Grundplatte 1, an der über Achsen 3 zwei einander gegenüberliegende Doppelklinken
2a, 2b; 2c, 2d gelagert sind. Mittels an Klinkenansätzen abgestützten Druckfedern
4 werden die Klinkenpaare in Richtung einer Verkleinerung des von ihnen eingeschlossenen
Winkels vorgespannt.
[0014] Bei montierter Grundplatte 1 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Grundplatte
die Antriebswelle des zugehörigen Schalters, die mit-einer Trägerwelle 6 des Federspeicher-Antriebs
drehfest verbunden wird. Diese Trägerwelle 6 ist als Topfwelle ausgebildet und wird
vorzugsweise mit der Schalterwelle über eine Schraub- und ggf. Keilverbindung verbunden.
[0015] Unter Zwischenschaltung einer insbesondere aus Kunststoff bestehenden Lagerhülse
7 ist auf der Trägerwelle 6 eine Drehfeder 8 angeordnet.
[0016] Die beiden etwa radial nach außen gebogenen Enden der Drehfeder 8 wirken mit einem
mit der Trägerwelle 6 über eine Sperrscheibe 9 drehfest verbundenen Mitnehmerorgan
10 sowie mit einer Stützlasche 12 zusammen, welche fest mit einer Steuerscheibe 11
verbunden ist.
[0017] Stützlasche 12 und damit Steuerscheibe 11 können zur Ausführung von Schaltbewegungen
mittels verschiedener Steckhebel5 in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung
verschwenkt werden.
[0018] Die mit der Trägerwelle 6 fest verbundene Sperrscheibe 9 weist Riegelflächen 14,
15 auf, die mit dem Doppelklinkenpaar 2a, 2b; 2c, 2d in den verschiedenen Schaltstellungen
zusammenwirken.
[0019] Die Steuerscheibe 11 ist mit Schrägflächen x versehen, die in Abhängigkeit von dem
jeweiligen Verschwenkungswinkel der Steuerscheibe 11 das Ausheben der Klinken aus
den Riegelflächen bewirken.
[0020] Anhand der Fig. 1 bis 4 wird nunmehr die Funktionsweise des dargestellten Federspeicher-Antriebs
erläutert.
[0021] In der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung "Aus" wird die mit der Schalterwelle verbundene
Trägerwelle 6 über. die mit ihr fest verbundene Sperrscheibe 9 durch die Klinken 2b,
2c fixiert. In dieser Stellung ist keinerlei Drehbewegung der Sperrscheibe 9 und damit
der mit ihr verbundenen Trägerwelle 6 möglich.
[0022] Die Betätigung des Antriebs erfolgt mittels eines geeigneten Steckhebels über die
Stützlasche 12 und das Stützblech 13 auf die Steuerscheibe 11, die in Einschaltrichtung
in Uhrzeigersinn gegenüber der Sperrscheibe 9 verdreht wird,und zwar gegen die Kraft
der Drehfeder 8, die durch die Anordnung von Mitnehmerblech 10, und Stützlasche 12
stets in Wickelrichtung beansprucht, d.h. zugezogen wird.
[0023] Fig. 2 zeigt den Zustand des Federspeicher-Antriebs nach Fig. 1 kurz vor dem Vorgang
des Einschaltens. Die Feder 8 ist dabei durch das Verdrehen von Stützlasche 12 und
Stützblech 13 bereits stark gespannt, sie wird aber durch die Sperrscheibe 9 und das
mit dieser verbundene Mitnehmerblech 10 weiterhin festgehalten. Erst eine weitere
Verdrehung der Stützlasche 12 und des Stützblechs 13 bewirkt, daß die Schrägfläche
x der mit der Stützlasche 12 fest verbundenen Steuerscheibe 11 an der Klinke 2b angreift
und ein Ausheben dieser Klinke 2b bewirkt, worauf dann die Sperrscheibe 9 frei wird
und damit aufgrund der nunmehr freigegebenen Feder schlagartig die Sperrscheibe 9
und damit die Trägerwelle 6 nacheilt, und zwar so lange bis die Drehbewegung von der
Klinke 2c gestoppt und die Sperrscheibe 9 durch das Einfallen der federbelasteten
Klinke 2d auch in der Gegenrichtung verriegelt wird.
[0024] Die nunmehr erreichte Schaltstellung "Ein" ist in Fig. 3 gezeigt. Die Sperrscheibe
9 und damit die Schalterwelle wird in dieser Stellung durch die an den Riegelflächen
14, 15 der Sperrscheibe 9 anliegenden Klinken 2c und 2d blockiert. Das gegenüberliegende
Klinkenpaar 2a, 2b liegt am Außenumfang der Sperrscheibe 9 funktionslos an.
[0025] Die geschilderte Schaltfunktion läuft umgekehrt nach dem gleichen Prinzip ab. Von
der in Fig. 3 gezeigten Stellung wird dabei zunächst die Aus-Stellung nach Fig. 1
erreicht, und bei einer Weiterbetätigung des Antriebs im Gegenuhrzeigersinn gelangt
der Schalter in die Stellung "Erde", die in Fig. 4 gezeigt ist und in der die Verriegelung
der Sperrscheibe 9 durch die Klinken 2a und 2b erfolgt.
[0026] Fig. 5 zeigt in einem Axialschnitt den Grundaufbau des Federspeicher-Antriebs nach
der Erfindung, und zwar in Verbindung mit Zusatzelementen, die den Einsatz dieses
Antriebs als Trafoschalter ermöglichen, wobei eine zusätzliche Schaltstellung "vorgespannt
in Richtung Aus" möglich ist.
[0027] In dieser Fig. 5 ist die sich durch die Grundplatte 1 erstreckende Schalterwelle
20 zu sehen, die drehfest mit der als Topfwelle ausgebildeten Trägerwelle 6 verbunden
wird. In das freie Ende der Trägerwelle 6 ist ein zentrales Steckbolzen-Aufnahmeteil
18 eingesteckt und fixiert. Dieses Teil dient zur Aufnahme von einem der beiden Steckbolzen
des angedeutet dargestellten Steckhebels 5 zur Schalterbetätigung. Der zweite Steckbolzen
des Steckhebels 5 greift in eine exzentrisch angeordnete Steckbolzenaufnahme 19 ein,
die als Langlochaufnahme ausgebildet ist, um in Verbindung mit entsprechenden Führungschlitzen
in einer Frontplatine den Einsatz unterschiedlicher Hebel für den Einschaltvorgang
und den Erdungsvorgang zu gewährleisten.
[0028] Ein wesentlicher Vorteil des Antriebs nach der Erfindung besteht darin, daß eine
die Schaltstellungsanzeige erbringende Scheibe 16 ohne Umlenkungen unmittelbar mit
der drehfest mit der Schalterwelle verbundenen Trägerwelle 6 über ein einfaches Zwischenträgerglied
17 verbunden werden kann. Damit ist stets sichergestellt, daß die Stellungsanzeige
mit der tatsächlichen Schalterstellung übereinstimmt und Fehlstellungen durch Störungen
in Übertragungsgliedern ausgeschlossen sind.
[0029] Da in Fig. 5 diejenigen Teile, die den bereits anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen
Teilen entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, erübrigt sich eine nochmalige
Beschreibung dieser Teile.
[0030] Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht entsprechend der Linie A-A in Fig. 5 und läßt insbesondere
die vorgesehene Art der Blockierung des Federspeicher-Antriebs in dem Betriebszustand
"gespannt für Aus" erkennen.
[0031] Zur Realisierung dieser Blockierungsmöglichkeit ist einerseits eine Sperranordnung
für die Steuerscheibe 11 und damit für die die Drehfeder 8 spannende Stützlasche vorgesehen,
und zum anderen wird eine Einrichtung zur Verhinderung des Aushebens der die Sperrscheibe
9 haltenden Klinke benötigt.
[0032] Die Einrichtung zur Blockierung der Steuerscheibe 11 besteht aus einer in dieser
Steuerscheibe 11 angebrachten Sperr-Stützfläche 21, die mit einem Sperrhebel 22 zusammenwirkt.
Dieser Sperrhebel 22 ist um eine an der Grundplatte 1 vorgesehene Achse 26 schwenkbar
und kann mittels eines Spannhebels 23 und einer Spannfeder 24 in Richtung der Sperrscheibe
11 vorgespannt werden.
[0033] Die Spannfeder 24 ist mit einem Ende am Hebel 23 und mit ihrem anderen Ende an einem
mit der Sperrklinke 2b fest verbundenen Bolzen 25 befestigt, der in einem Langloch
25' des Spannhebels 23 gleiten'kann. Entgegen der Angriffsrichtung der Kraft der Feder
24 ist der Spannhebel 23 noch durch eine weitere, an der-Grundplatte 1 befestigte
Feder belastet.
[0034] Wenn sich die den Spannhebel 23 über die Bolzen-Schlitzanordnung 25, 25' steuerende
Klinke 2b in dem in Fig. 6 gezeigten Rastzustand befindet, dann nimmt der Sperrhebel
22 seine inaktive Position ein, d.h. er liegt außerhalb der Bewegungsbahn der Sperr-Stützfläche
21.
[0035] Ist die Sperrklinke 2b nicht verrastet und liegt sie am Außenumfang der Sperrscheibe
9 auf, so wird die Feder 24 über den Bolzen 25 gespannt und der Sperrhebel 22 radial
nach innen vorgespannt, so daß er ggf. mit der Sperr-Stützfläche 21 in Eingriff treten
kann.
[0036] Wenn sich der Schalter in der in Fig. 3 gezeigten Ein-Stellung befindet und in Aus-Stellung
vorgespannt werden soll, dann gelangt bei entsprechendem Verdrehen von Stützlasche
12 und Steuerscheibe 11 die Schrägfläche x der Steuerscheibe 11 zur Anlage an der
Klinke 2d und versucht diese auszuheben. Ein vollständiges Ausheben dieser Klinke
2d wird jedoch durch eine Blockiervorrichtung verhindert, die aus einer schwenkbar
gelagerten Halbwelle 27 besteht, welche mittels einer Feder 30 in die Blockierstellung
vorgespannt ist.
[0037] Fig. 7 zeigt diese Halbwellenanordnung 27, die mit der Klinke 2d zusammenwirkt.
[0038] Wenn sich die Halbwelle 27 in Blockierstellung befindet, dann kann die Schrägfläche
x der Steuerscheibe 11 die Klinke 2d nur so weit anheben, daß diese aus ihrer tiefen
Raststellung in eine Selbstlösestellung überführt wird,"die Sperrscheibe 9 jedoch
nicht freigibt.
[0039] In diesem Stadium ist jedoch der Sperrhebel 22 bereits nach innen geschwenkt und
kann - wenn die Spannbewegung beendet und der Sperrhebel in Uhrzeigersinn wieder etwas
zurückgeführt wird - zur Anlage an der Sperr-Stützfläche 21 kommen, wodurch die Drehfeder
8 gespannt bleibt.
[0040] Wird bei diesem Zustand dann die Halbwelle 27 über den Schwenkhebel 28 durch einen
Auslöse- bzw. Betätigungshebel 29 verschwenkt und damit die Klinke 2d freigegeben,
so wird die Klinke 2d aufgrund der über die Schräge der Riegelfläche wirksam werdende
Kraft nach außen gedrückt, damit die Sperrscheibe 9 freigegeben und der Schaltvorgang
ausgelöst. Der Schalter nimmt dann wieder die in den Fig. 1 und 6 gezeigte "Aus"-Stellung
ein.
[0041] Es ist noch darauf hinzuweisen, daß der Federspeicher-Antrieb nach der Erfindung
weitestgehend aus Stanz-Biegeteilen und damit besonders kostengünstig gefertigt werden
kann, ohne daß dies irgendwelche Einbußen hinsichtlich Funktionssicherheit und Lebensdauer
zur Folge hätte.
Bezugszeichenliste
[0042]
1. Grundplatte
2a bis 2d. Klinken
3. Klinkenächse
4. Feder
5. Steckhebel
6. Trägerwelle
7. Lagerhülse
8. Drehfeder
9. Sperrscheibe
10. Mitnehmerblech
11. Steuerscheibe
12. Stützlasche
13. Stützblech
14. Riegelfläche
15. Riegelfläche
16. Stellungsanzeigescheibe
17. Zwischenträger
18. zentrale Steckbolzenaufnahme
19. exzentrische Steckbolzenaufnahme
20. Schalterwelle
21. Sperr-Stützfläche
22. Sperrhebel
23. Spannhebel
24. Spannfeder
25, 25' Schlitz-Zapfenkupplung
26. Schwenkachse
27. Halbwelle
28. Schwenkhebel
29. Auslöse-Betätigungshebel
30. Spannfeder
1. Federspeicher-Antrieb für elektrische Schaltgeräte, insbesondere für Lasttrennschalter
mit zusätzlich zur Ein- und Aus-Stellung vorhandener Erdungsstellung, bestehend aus
einer zur Befestigung am jeweiligen Schaltergestell bestimmten Grundplatte, einer
mit der zugehörigen Schalterwelle verbindbaren Trägerwelle, einer sich zwischen Trägerwelle
und einem mittels eines Steckhebels verschwenkbaren Stützorgan befindenden Federanordnung
sowie einer mit lösbaren Klinken zusammenwirkenden Sperreinheit für die Trägerwelle,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Federanordnung aus einer koaxial zur Trägerwelle (6) angeordneten Drehfeder
(8) besteht, daß das mit einem Federende zusammenwirkende Stützorgan von einem drehbar
auf der Trägerwelle (6) gelagerten, hülsenförmigen Teil (12, 13) gebildet und dieses
hülsenförmige Teil (12, 13) mit einer Steuerscheibe (11) fest verbunden ist, daß das
andere Ende der Drehfeder (8) an einem mit der Trägerwelle (6) verbundenen Mitnehmer
(10) abgestützt ist, daß der Mitnehmer (10) mit der als Scheibe (9) ausgebildeten
Sperreinheit fest verbunden ist, und
daß diese Sperrscheibe (9) an ihrem Umfang ein Riegelflächenpaar (14, 15) aufweist,
in das in den verschiedenen Schaltstellungen jeweils zwei Klinken eines Klinkenhebelpaares
oder eine Klinke zweier benachbarter Klinkenhebelpaare (2a, 2b; 2c, 2d) einfallen,
die in Abhängigkeit von der Verdrehung der Steuerscheibe (11) lösbar sind.
2. Federspeicher-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zum Spannen
der Drehfeder (8) dienende, hülsenförmige Teil (12, 13) beiderseits der Drehfeder
(8) über scheibenförmige Elemente auf der Trägerwelle (6) gelagert ist, wobei das
schalterseitig gelegene scheibenförmige Element insbesondere über etwa 180° als Steuerscheibe
(11) mit Schrägflächen (x) zur Klinkenaushebung ausgebildet ist und das zugeordnete
Ende der Drehfeder (8) der Steuerscheibe (11) gegenüberliegend an einer einen Bestandteil
des hülsenförmigen Teils darstellenden Stützlasche (12) anliegt.
3. Federspeicher-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden
Klinken eines jeden Klinkenhebelpaares (2a, 2b; 2c., 2d) auf einer gemeinsamen Achse
(3) gelagert und mittels einer Feder (4) gegen die Sperrscheibe (9) vorgespannt sind.
4. Federspeicher-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
, daß eine zur Schaltstellungsanzeige dienende, großflächige Scheibe (16) über einen
starren Zwischenträger (17) fest mit der Trägerwelle (6) verbunden ist.
5. Federspeicher-Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet , daß der die Sperrscheibe (9) beim Übergang von der Ein-Stellung in
die Aus-Stellung blockierenden Klinke (2d) ein lösbares Sperrorgan (27) zugeordnet
ist, das nur eine Teilaushebung der Klinke (2d) in eine nur durch das Sperrorgan blockierte
Freigabestellung gestattet, und daß die Steuerscheibe (11) eine Sperr-Stützfläche
(21) aufweist, die zusammen mit einem in Einschaltstellung gegen die Steuerscheibe
(11) vorgespannten Sperrhebel (22) die Steuerscheibe (11) und damit die die Drehfeder
(8) spannende Stützlasche (12) in gespanntem Zustand hält.
6. Federspeicher-Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Sperrorgan
(27) aus einer in die Sperrstellung vorgespannten und mittels eines Auslöse- bzw.
Betätigungshebels (29) verschwenkbaren Halbwelle (27) besteht, die im Schwenkweg der
Klinke (2d) angeordnet ist.
7. Federspeicher-Antrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet , daß die Grundplatte (1) bezüglich des jeweiligen Schaltergestells
über elastische Dämpfungselemente befestigt ist.
8. Federspeicher-Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet
, daß die Sperrscheibe (9) bezüglich der Trägerwelle (6) über einen geringen Schwenkwinkel
unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen, insbesondere unter Zwischenschaltung
eines Gummidämpfers drehbar gelagert ist.