Federspeicherantrieb für einen elektrischen Schalter

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Federspeicherantrieb für einen elektrischen Schalter, bei dem ein aufziehbares Drehfederwerk (1) mindestens über einen Kurbeltrieb (2, 2A) eine Schalterwelle (4) jeweils von einer ersten in eine zweite Schaltstellung verstellt und Sperrglieder (5,6) den Kurbeltrieb jeweils in einer Schaltstellung bis zum Entriegeln des Kurbeltriebes arretieren, wobei die Schalterwelle (4) parallel zur Welle (1A) der Kurbel (2) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Federspeicherantrieb für einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein solcher Federspeicherantrieb ist aus der Siemens-Betriebsanleitung Nr. SW 8378a-220 vom August 1982 für Lasttrennschalter 3 CB auf den Seiten 100/5 sowie insbesondere 104/1 bis 104/7 als seitlich angebauter Antriebs S bekannt.

[0003] Um eine von der Betätigung von Hand oder einen Motorantrieb unabhängige Einschalt- und Ausschaltgeschwindigkeit zu erzielen und die Energie für die jederzeitige Ausschaltung in der Schaltstellung "Ein" zu speichern, sind für das Ein- und Ausschalten zwei getrennte Federanordnungen mit Schraubenfedern vorgesehen, die mit einem gemeinsamen Antriebsflansch über Hebel- und Klin- kenanordnungen,Hilfswellen, Gestängeanordnungen und Freilaufkupplungen so gekuppelt sind, daß zum Einschalten beide Federanordnungen durch Verstellen des Antriebsflansches in der einen Richtung gleichzeitig bis zum Erreichen einer Totpunktstellung gespannt werden, bei deren Uberschreiten die Einschaltfederanordnung sich entspannen kann und den Schalter in die "Ein"-Stellung bringt, die Ausschaltfederanordnung dagegen in dem gespannten Zustand gehalten wird. Durch Verstellen des Antriebsflansches zu einem frei wählbaren Zeitpunkt in die entgegengesetzte Richtung wird nach überschreiten des Totpunktes die gespannte Ausschaltfederanordnung freigegeben und bringt den Schalter in die "Aus"-Stellung zurück.

[0004] Der bekannte Federspeicherantrieb kann jeweils nur zwei Schaltvorgänge pro Speichervorgang ausführen und erfordert wegen des gleichzeitigen Spannens beider Federanordnungen einen entsprechend hohen Kraftaufwand sowie aufwendige und sorgfältig aufeinander abgestimmte Hilfseinrichtungen der genannten Art.

[0005] Bei Schaltern mit einer dritten Schaltstellung "Geerdet" ist ein getrennter Federspeicherantrieb als Sprungantrieb mit einer Schraubenfederanordnung vorgesehen. Bei dem auf den Seiten 110/1 bis 110/6 der eingangs genannten Betriebsanleitung erläuterten Erdungsschalter mit Handbetätigung in die Stellung "Aus" durch entsprechende Verstellung seiner Antriebsflanschen über den Totpunkt wird die Federanordnung gespannt und die Energie gespeichert, bis der Antriebsflansch in die entgegengesetzte Richtung verdreht wird, wobei sie sich nach Überwindung des Totpunktes sprunghaft entlädt und den Erdungsschalter in die "Ein"-Stellung bringt. Eine Verriegelung beider Federspeicherantriebe ist dabei nicht möglich.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacher aufgebauten, sicher arbeitenden Federspeicherantrieb für mehr als einen Schaltvorgang nach dem Spannen der Federspeicheranordnung mit nur einer einzigen Federanordnung zu schaffen.

[0007] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.

[0008] Bei Schaltern mit nur zwei Schaltstellungen, nämlich "Ein" und "Aus" kann der Federspeicherantrieb so ausgelegt sein, daß nach dem Spannen des Drehfederwerkes, bei dem keine Betätigung des Schalters erfolgt, der Federspeicherantrieb mindestens zwei Schaltvorgänge, bei entsprechender Dimensionierung des Drehfederwerkes auch weitere Schaltvorgänge vornehmen kann. Das Drehfederwerk kann eine Spiralfederanordnung enthalten oder auf einen Drehkörper wirkende Zugfedern aufweisen.

[0009] Bei Schaltern mit drei Schaltstellungen, nämlich "Ein", "Aus" und "Geerdet", kann der Federspeicherantrieb auf einfache Weise dementsprechend ergänzt werden.

[0010] Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand dreier schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen prinzipiellen Federspeicherantrieb für Schalter mit zwei verschiedenen Schaltstellungen

Fig. 3 und 4 einen Federspeicherantrieb für zwei Schaltstellungen mit Ubersetzungsgetriebe zwischen dem Drehfederwerk und der Kurbel

Fig. 5 und 6 einen ergänzten Federspeicherantrieb entsprechend Fig. 3 und 4 für Schalter mit drei verschiedenen Schaltstellungen.

[0011] Die prinzipielle Ausführung des Federspeicherantriebs gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus einem in einer Drehrichtung frei aufziehbaren Drehfederwerk 1 der genannten Art, auf dessen Welle 1A eine Kurbel 2 mit einem Kurbelzapfen 2A verdrehungsfest angeordnet ist. Der Kurbelzapfen 2A ist parallel zur Welle 1A gerichtet, die sich ihrerseits parallel zu einer angedeuteten Schalterwelle 4 erstreckt, mit der im rechten Winkel verdrehungsfest ein Mitnehmer 3 verbunden ist. Der Mitnehmer 3 weist eine längliche Zapfenführung 3A für den Kurbelzapfen 2A auf, deren Länge an dem Durchmesser des Zapfenverstellkreises angepaßt ist. Die Kurbellänge ist kleiner als der Abstand der Schalterwelle 4 von der Welle 1A bemessen, wobei das Verhältnis von Kurbellänge zum Abstand zwischen Welle und Schalterwelle den Verstellwinkel α der Schalterwelle von einer zur anderen Schaltstellung ebenso wie die ungleichen Verstellwinkel α und β der Kurbel von der einen in die andere Schaltstellung und zurück in die ursprüngliche Schaltstellung bestimmt. In den Schaltstellungen tangiert die Mittellinie des Mitnehmers 3 den Zapfenverstellkreis. Die Kurbel 2 wird in den Schaltstellungen durch Sperrglieder 5 bzw. 6 arretiert, die in Pfeilrichtung außer Eingriff mit dem Kurbelzapfen 2A gebracht werden und nach Passieren des Kurbelzapfens in die Sperrstellung jeweils zurückkehren.

[0012] Das Federwerk 1 mit seiner Welle 1A samt Kurbel 2 und Kurbelzapfen 2A sowie die Schalterwelle 4 samt Mitnehmer 3 sind drehbeweglich und die Sperrglieder 5, 6 verschieblich in einem gemeinsamen nicht dargestellten Rahmen gelagert.

[0013] In Fig. 3 ist der Winkelbereich für die Abtriebswelle 8A und den Kurbelzapfen 2A sowie für den Mitnehmer 3 mit der Schalterwelle 4 angegeben. Der Kurbelzapfen 2A überstreicht von der "Ein"-Stellung ausgehend einen Winkel β = 235° bis zur "Aus"-Stellung über seine obere Scheitellage und von der Stellung "Aus" einen Winkel α = 125⁰ über seine untere Scheitellage bis zur Stellung "Ein", wobei die Schalterwelle 4 um jeweils einen Winkel r= 55° hin- und herschwenkt. ei einem anderen Verhältnis von Länge der Kurbel zum Abstand der Schalterwelle 4 von der Abtriebswelle 8A ergeben sich jeweils andere Winkelwerte für α , β und α, die von der jeweiligen Lage der Tangenten von der Schalterwelle 4 zum Verstellkreis des Kurbelzapfens 2A abhängig sind.

[0014] Gemäß Fig. 4 sind in einem Rahmen 9 und einem zu dessen Längsseiten parallelen Rahmenteil 9A ineinanderkämmend das Antriebszahnrad 7 und das Abtriebszahnrad 8 mit der Welle 1A bzw. der Abtriebswelle 8A drehbeweglich gelagert. An den beiden Stirnseiten des Abtriebszahnrades 8 sind Zapfen 5A, 6A in bestimmten Winkellagen zueinander angeordnet, die in der "Ein"- bzw. "Aus"-Stellung der Schalterwelle 4 mit den nicht dargestellten verstellbaren Sperrgliedern in lösbarem Eingriff gehalten sind.

[0015] In den Fig. 5 und 6 ist ein Federspeicherantrieb für Schalter mit drei verschiedenen Schaltstellungen dargestellt, der zwei gegensinnig verstellbare Kurbeln 2, 2' auf Abtriebswellen 8A, 8A' zweier gleicher aufeinander abrollender Abtriebszahnräder 8, 8' aufweist, die von einem gemeinsamen Antriebszahnrad 7 mittels des mit diesem verbundenen Drehfederwerks 1 angetrieben werden. Die Schalterwelle 4 liegt auf der Tangente durch den Berührungspunkt (Linie) beider Abtriebszahnräder. Beiderseits der Abtriebszahnräder sind parallel zur besagten Tangente in dem einen Schaltzustand ("Aus"-Stellung) auf der Schalterwelle zwei Mitnehmer 3, 3' angeordnet, mit deren Zapfenführungen jeweils einer der Kurbelzapfen 2A bzw. 2A' der Kurbeln 2 bzw. 2' in Eingriff gebracht werden kann durch axiale Relativverschiebung zwischen Schalterwelle 4 und den gesondert in einem Verschieberahmen 10 gelagerten Kurbeltrieben samt Abtriebszahnrädern. Im Rahmen 9 ist nur die Schaltwelle 4 sowie die Welle 1A drehbar gelagert.

[0016] In der gezeichneten Stellung ist der Kurbelzapfen 2A in Eingriff mit dem Mitnehmer 3 stehend, wogegen der Kurbelzapfen 2A' außer Eingriff mit dem Mitnehmer 3' bleibt. Bei dieser Kopplung können nur die Schaltstellungen "Ein" und "Aus" erreicht werden nach Freigabe der Zapfen 5A, 6A am Abtriebszahnrad 8' durch die nicht dargestellten Sperrglieder 5, 6 entsprechend Fig. 1 und 2.

[0017] Bei axialer Verschiebung des Verschieberahmens 10 gegen den Rahmen 9 in Pfeilrichtung kommt der Kurbelzapfen 2A außer Eingriff vom Mitnehmer 3 und in der gezeichneten mittleren Stellung ("Aus"-Stellung) gleichzeitig der Kurbelzapfen 2A' in Eingriff mit dem Mitnehmer 3', wobei die Schaltstellung "Aus" und "Geerdet" erreicht sind.

[0018] Das Drehfederwerk 1 ist außerhalb des Rahmens 9 angeordnet und entweder st arr mit der Welle 1A verbunden oder in nicht gezeigter Weise nur in Drehrichtung mit dieser gekuppelt.

[0019] Die Winkel α , β , α₁ und α₂ sind im dargestellten Fall mit α = 135°, β= 225° und r, = α₂ = 45° gewählt.

[0020] Somit ergibt sich mit fortwährend gleicher Drehrichtung des sich von den Abtriebszahnrädern unterscheidenden Antriebszahnrades 7 mittels des Drehfederwerks 1 durch abwechselndes Betätigen der danach wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrenden Sperrglieder 5, 6 ein mehrmals wiederholbares Ein- und Ausschalten bzw. Ausschalten und Erdungsschalten des nicht dargestellten Schalters. Die Zahl der Schaltvorgänge hängt von der Größe des Drehfederwerks und dem Energiebedarf für das Schalten des Schalters ab, wobei in jeder Schaltstellung und bei jedem Entladungszustand des Drehfederwerks dieses aufgezogen werden kann.

[0021] Die Ausführung nach Fig. 6 bzw. Fig. 4 kann auch ohne übersetzungsgetriebe verwendet werden, wenn das Drehfederwerk 1 direkt mit der Abtriebswelle 8A bzw. 8A' unter Fortfall des Antriebszahnrades 7 gekuppelt ist.

[0022] Die Zapfen 5A, 6A können auch am Abtriebszahnrad 8 in Fig. 6 angebracht sein.

Bezugszeichenliste

[0023] 

1 Federwerk

1A Welle

2, 2' Kurbel

2A, 2A' Kurbelzapfen

3, 3' Mitnehmer

3A längliche Zapfenführung

4 Schalterwelle

5 Sperrglieder 6

5A Zapfen 6A

7 Antriebszahnrad

8, 8' Abtriebszahnrad

8A, 8A' Abtriebswelle

9 Rahmen

9A Rahmenteil

10 Verschieberahmen

Ansprüche

1) Federspeicherantrieb für einen elektrischen Schalter mit einer mit der Schalterwelle gekuppelten, spannbaren Federanordnung und lösbaren Sperrgliedern für die gespannte Federanordnung,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein aufziehbares Drehfederwerk (1) in Entspannungsdrehrichtung über mindestens einen Kurbeltrieb (2, 2A; 3, 3A) mit der Schalterwelle (4) gekuppelt ist und die Sperrglieder (5, 6) in lösbarem Eingriff mit dem Kurbeltrieb in den jeweiligen Schaltstellungen gelangen, wobei die Schalterwelle (4) parallel zur Welle (1A) des Drehfederwerks (1) liegt.

2) Federspeicherantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (1A) unmittelbar mit einem Kurbeltrieb (2, 2A; 3, 3A) gekuppelt ist. (Fig. 1, 2)

3) Federspeicherantrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (1A) über ein Ubersetzungsgetriebe (7, 8, 8') mit mindestens einem Kurbeltrieb (2, 2A; 3, 3A; 2', 2A'; 3', 3A') gekuppelt ist.

4) Federspeicherantrieb nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (1A) mit einem Antriebszahnrad (7) und die dazu parallele Abtriebswelle (8A) mit einem Abtriebszahnrad (8) verbunden ist.

5) Federspeicherantrieb nach Anspruch 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abtriebszahnrad (8) mit einem zweiten gleichen Abtriebszahnrad (8') in ständigem Eingriff steht, das seinerseits mit einem zweiten Kurbeltrieb (8A',

3') gekuppelt ist, der in einer Mittelstellung der Schalterwelle (4) mit dieser unter zwangsläufig gleichzeitigem Entkuppeln des ersten Kurbeltriebes (8, 2, 2A, 3) verbindbar ist durch axiale Relativverstellung der Schalterwelle (4) zur Welle (lA).

6) Federspeicherantrieb nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter Fortfall des Antriebszahnrades das Drehfederwerk unmittelbar mit einem der beiden Abtriebszahnräder gekuppelt ist.

7) Federspeicherantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß an einem Abtriebszahnrad mit den Sperrgliedern (5, 6) in lösbaren Eingriff kommende Zapfen (5A, 6A) angeordnet sind.

8) Federspeicherantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kurbeltrieb aus einer mit der jeweiligen Abtriebswelle jeweils starr verbundenen Kurbel (2, 2') mit Kurbelzapfen (2A, 2A') und einem jeder Kurbel gekuppelten, mit der Schalterwelle drehrichtungsfest verbundenen Mitnehmer (3, 3') mit länglicher Zapfenführung (3A, 3A') besteht.

Zeichnung