Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung und einem Energiespeicher

Abstract

 Ein Energiespeicher (35) für einen Leistungsschalter weist einen zwischen Seitenwände (2, 3) des Tragwerkes des Leistungsschalters einzufügenden Querträger (41) auf, der eine im wesentlichen U-förmige Querschnittsform aufweist und gegen dessen Mittelteil (45) sich Schraubendruckfedern (34) abstützen. Mit ihrem gegenüberliegenden Ende liegen die Federn (34) an einem bewegbaren Widerlager (73) an, das gleichfalls einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Eine die eine der Federn (34) in ihrer Längsrichtung durchsetzende Schubstange (36) ist in dem Querträger (41) geführt und besitzt eine Querbohrung (81) zum Einfügen eines Sicherungs­stiftes (77) in teilweise gespanntem Zustand der Federn (34). Zwischen den Schenkeln (43, 44) des Querträgers (41) befinden sich Einsatzstücke (48), die einen in Richtung des bewegbaren Widerlagers (73) weisenden Fortsatz (55) aufweisen. Hierdurch wird ein Zwischenraum für den Eingriff eines Schenkels (76) des bewegbaren Widerlagers (73) bei stärkerer Spannung der Federn (34) gebildet. (Figur 5)

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung und einem wenigstens eine Feder ent­haltenden und an einem Tragwerk des Leistungsschalters abgestützten Energiespeicher, der eine zur Einleitung einer Spannkraft bzw. Fortleitung der Speicherkraft dienen­de Schubstange aufweist.

[0002]  Ein Leistungsschalter dieser Art ist beispielsweise durch die EP-A-0 088 215 bekannt geworden. Die Feder ist hierbei als Schraubendruckfeder ausgebildet, deren Windungen zwei relativ zueinander in der Längsrichtung der Feder verschieb­bare Führungsstangen umschliessen, von denen die eine als Schubstange in Richtung der Antriebsteile des Leistungs­schalters wirkt, während die weitere Führungsstange zur Abstützung und Halterung der Federanordnung an dem Tragwerk des Leistungsschalters dient. Hierzu ist mit der weiteren Führungsstange ein Bolzen verbunden, für dessen Durchtritt in dem Tragwerk des Leistungsschalters eine Öffnung vorge­sehen ist. Die Federanordnung ist durch einen auf der Rückseite des Tragwerkes in eine Querbohrung des Bolzens einzusetzenden Stift zu befestigten.

[0003]  Der Einbau eines Energiespeichers dieser Art in einen Leistungsschalter erfordert es, die Druckfedern auf den Führungsstangen zu montieren und diese Anordnung mittels des Bolzens und des Querstiftes an dem Tragwerk des Schalters anzubringen. Anschließend muß die Feder gespannt werden, um die Federanordnung mit den Antriebsteilen in Verbindung bringen zu können. Dieser Vorgang ist schwierig durchführ­bar, weil aufgrund der gedrängten Bauweise moderner Leistungsschalter nur wenig Raum für den Eingriff von Vor­richtungen oder Werkzeugen vorhanden ist. Andererseits be­steht die Gefahr der Verletzung oder einer Beschädigung bereits eingebauter Teile des Leistungsschalters, wenn beim Spannen der Federn infolge der ungünstigen Zugänglichkeit ein Fehler auftritt und die Feder von dem benutzten Werk­zeug oder der Vorrichtung abgleitet, bevor die Federkraft sicher aufgefangen ist.

[0004] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bisherigen Behinderungen und Gefahren im Zusammenhang mit der Spannung der Energiespeicher von Leistungsschaltern zu beheben. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Energiespeicher als eine das ortsfeste Widerlager, ein bewegbares Widerlager sowie die Schubstange umfassende selbstständige Baugruppe ausgebildet ist, wobei das ortsfeste Widerlager als ein zwischen Seitenwände des Tragwerkes des Leistungsschalters einfügbarer und mit den Seitenwänden zu verbindender Querträger ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung wird die Möglichkeit geschaffen, den Energiespeicher unabhängig von den übrigen Komponenten eines Leistungsschalters zu fertigen. Da es sich nun um eine verhältnismäßig kleine und gut zugängliche Baugruppe handelt, bereitet es keine Schwierigkeiten, die Feder in einer Vorrichtung zu spannen, wobei alle Voraussetzungen für eine einfache Handhabung und vollkommen sichere Durchführung des Vorganges gegeben sind. Hierzu trägt wesentlich bei, daß das ortsfeste Widerlager der Feder als Querträger des Trag­werkes des Leistungsschalters ausgebildet und somit nicht nur entsprechend den Beanspruchungen durch die Federkräfte, sondern auch weiterer, über die Seitenwände zu über­tragender Kräfte entsprechend bemessen ist und somit ein Bauteil von großer Stabilität darstellt.

[0005] Die erwünschte große Festigkeit des Querträgers ist mit einem vergleichsweise geringem Materialaufwand dadurch zu erreichen, daß der Querträger ein U-förmiges Profil auf­weist, dessen Mittelteil eine Auflagefläche für die Feder bildet und dessen Schenkel sich etwa parallel zu der Längs­achse der Feder erstrecken. Auch das bewegliche Widerlager der Feder kann ein U-fömiges Profil mit sich parallel zu der Längsachse der Feder erstreckenden Schenkeln aufweisen, wobei wenigstens ein Schenkel des Querträgers und des be­weglichen Widerlagers bei gespannter Feder einander wenigs­tens teilweise überlappend ausgebildet sind. Hierdurch wird eine gewisse gegenseitige Ausrichtung der Widerlager er­reicht, was insbesondere dann von Nutzen ist, wenn statt einer einzigen Feder mehrere parallele Federn benutzt werden und diese Anordnung eine Neigung zeigt, daß sich die Wider­lager gegeneinander verdrehen.

[0006] Um den Querträger mit U-förmigem Profil weiter zu verstärken, können mit seinen Schenkeln Einsatzstücke verbunden sein, die je einen sich in Richtung des bewegbaren Widerlagers er­streckenden Fortsatz besitzen, der im Abstand zu wenigstens einem der Schenkel des Querträgers verlaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise werden Führungsflächen gebildet, die das bewegbare Widerlager bei der Annäherung an den Quer­träger beim Spannen der Feder bzw. der Federn erfassen und die gegenseitige Verdrehung der Teile wirksam begrenzen.

[0007] Die Federn können im gespannten Zustand auf einfache Weise dadurch gesichert werden, daß der Querträger eine Durch­trittsöffnung für ein Endstück der Schubstange besitzt, wo­bei in dem Endstück eine Bohrung zur Aufnahme eines Sicherungsgliedes bei annähernd betriebsmäßig gespannter Feder angeordnet ist. Es empfiehlt sich hierbei, eine etwas geringere Spannung der Feder bzw. der Federn zu wählen, als sie der betriebsmäßigen vollständigen Spannung entspricht, da es keine Schwierigkeit bereitet, den verbleibenden Feder­hub nach dem Einbau des Energiespeichers in den Leistungs­schalter mittels dessen Antriebsvorrichtung zu bewirken. Hierbei wird das Sicherungsglied von dem Querträger abge­hoben und kann nun gefahrlos und ohne spezielle Werkzeuge entfernt werden, wodurch der Schalter betriebsbereit gemacht ist.

[0008] Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt einen Niederspannungs-Leistungsschalter im Schnitt.

Die Figur 2 zeigt einen Querträger eines Energiespeichers als Einzelteil.

Die Figuren 3 und 4 zeigen die Schnitte III-III bzw. IV-IV in Figur 2.

In der Figur 5 ist ein vollständiger Energiespeicher in einer Ansicht dargestellt.

Eine Seitenansicht des Energiespeichers gemäß der Figur 5 in Richtung des Pfeiles VI zeigt die Figur 6.

Die Figur 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Energiespeichers in einer der Figur 5 entsprechenden Dar­stellung.

[0009] Der in der Figur 1 gezeigte Niederspannungs-Leistungsschalter 1 ist im Schnitt eines Poles und des Schaltschlosses verein­facht dargestellt. Der Leistungsschalter 1 weist als tragende Bestandteile zwei Seitenwände 2 und 3 auf, von denen die eine Seitenwand 2 in der Figur 1 sichtbar ist, während beide Seitenwände 2 und 3 in der Figur 5 ange­deutet sind. Zwischen den Seitenwänden 2 und 3 erstreckt sich ein isolierender Träger 4 für drei benachbarte Kon­taktanordnungen. Die Strombahn jedes Poles umfaßt dabei ausgehend von einer oberen, gegabelten Anschlußschiene 5 mit Teilschienen 6 und 7 ein feststehendes Schaltstück 10, einen beweglichen Schalthebel 11, ein biegsames Strom­band 12 sowie eine untere Anschlußschiene 13, die gleich­falls aus Teilschienen 14 und 15 zusammengesetzt ist. Der Kontakthebel 11 ist gelenkig an einem Kontaktträger 16 gelagert, der um ein ortsfestes Drehlager 17 schwenkbar ist. An dem Kontaktträger 16 greift unter Zwischenschaltung einer isolierenden Koppelstange 20 eine in den Seitenwänden 2 und 3 gelagerte Schaltwelle 21 an. An dem Verbindungsge­lenk 22 zwischen der Schaltwelle 21 bzw. einem auf dieser sitzenden hebel 23 und der Koppelstange 20 greift eine Kniehebelanordnung aus drei gelenkig miteinander ver­bundenen Kniehebeln 24, 25 und 26 an, die in der darge­stellten Einschaltstellung des Leistungsschalters durch einen Stützhebel 27 und einen Klinkenhebel 30 an einer Halbwelle 31 angestützt ist. Eine Drehung der Halbwelle 31 durch einen nicht dargestellten Auslöser oder von der Hand durch eine Durcktaste 32 hebt die Abstützung des Kniehebel­systems auf und veranlaßt dessen Einknicken. Der Kontakt­träger 16 und der Kontakthebel 11 werden dann unter dem Einfluß einer Druckfeder 33 in die Ausschaltstellung über­führt.

[0010] Die zum Einschalten benötigte Energie wird in nicht näher dargestelter Weise durch Spannen einer oder mehrerer Schraubendurckfedern 34 gespeichert, die Bestandteil eines als gesondere Baueinheit gefertigten Energiespeichers 35 sind, der in der Figur 1 vereinfacht dargestellt ist. Eine Schubstange 36 des Energiespeichers 35 steht mit einer Mit­nehmerschwinge 37 in Verbindung, welche die Federkraft auf den unteren Kniehebel 26 überträgt. Die Druckfedern 34 sind in an sich bekannter Weise im gespannten Zustand verriegel­bar, wobei zur Freigabe dieser Verriegelung und damit zum Einschalten des Leistungsschalters eine weitere Drucktaste 40 vorgesehen ist.

[0011] Der Aufbau des Energiespeichers 35 im einzelnen wird im folgenden anhand der Figuren 2 bis 6 näher erläutert. Als tragender Hauptteil des Energiespeichers 35 dient ein Quer­träger 41, der in der Figur 2 als Einzelteil in einer An­sicht gezeigt ist. Schnitte des Querträgers 41 in den in der Figur 2 angegebenen Ebenen zeigen die Figuren 3 und 4.

[0012] Der Querträger 41 weist einen aus Stahlblech hergestellten im wesentlichen U-förmigen Hauptkörper 42 auf, dessen Schenkel 43 und 44 unterschiedlich lang ausgebildet sind. Der in der Einbaulage gemäß der Figur 1 obenliegende Schenkel 43 ist kürzer als der untere Schenkel 44 und steht etwa rechtwinklig zu dem Mittelteil 45. Der Schenkel 44 nimmt dagegen einen etwas größeren Winkel relativ zu dem Mittelteil 45 ein. Der Zweck dieser Gestaltung wird noch erläutert. An beiden Enden besitzt der Querträger 41 Spann­stücke 46, die mit trichterfömigen Durchzügen 47 versehen sind. Die Spannstücke 46 können einstückig mit dem Haupt­körper 42 sein. Ferner sind zwischen die Schenkel 43 und 44 Einsatzstücke 48 eingefügt, deren Form am besten den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist. Wie man erkennt, besitzt jedes Einsatzstück 48 zwei Schenkel 50 und 51, deren Winkelstel­lung an die Schenkel 43 und 44 des Hauptkörpers 42 angepaßt ist. Im Hinblick auf den Zweck der Einsatzstücke 48, die Schenkel 43 und 44 gegeneinander zu versteifen, ist der Schenkel 51 jedes Einsatzstückes 48 entsprechend der größeren Länge des zugeordneten Schenkels 44 länger be­messen. Die Einsatzstücke 48 liegen mit ihren Schenkeln 50 und 51 an den Schenkeln 43 und 44 an und sind an diesen Stellen durch Schrauben 52 und Muttern 53 mit ihnen ver­bunden.

[0013] Der Mittelteil 54 jedes Einsatzstückes 48 bildet einen sich zu der offenen Seite des U-Profiles des Hauptkörpers 42 er­streckenden Fortsatz, dessen Kanten 56 und 57 winklig zu­einander stehen. Wie insbesondere die Figuren 3 und 5 zeigen, wird durch diese Gestaltung ein sich keilförmig verjüngender Zwischenraum 60 zwischen dem Schenkel 44 und der Kante 57 gebildet.

[0014] Mit dem Mittelteil 45 des Hauptkörpers 42 ist ein Winkel­stück 61 verbunden, das einen den Schenkel 43 zur Rückseite des Leistungsschalters 1 etwa fortsetzenden Steg 62 aufweist. Ein maßgerechter Zusammenhalt wird durch ineinandergreifende Zapfen 63 und Löcher 64 sowie Niete 65 erreicht. Das Winkel­stück 61 und die Einsatzstücke 48 versteifen das U-Profil derart, daß trotz eines relativ geringen Materialaufwandes und Gewichtes eine außerordentlich hohe Festigkeit des Quer­trägers gegen Biegung und Torsion erzeilt wird. Der Steg 62 dient zugleich als Abstützung eines in der Figur 1 ge­zeigten Stromwandlers 8.

[0015] In der gezeigten Ausführung enthält der Energiespeicher 35 drei parallel zueinander angeordnete Schraubendruckfedern 34. Dieses stützen sich mit ihrem einen Ende an dem Mittelteil 44 des Querträgers 41 ab. Den gewünschten gegenseitigen Abstand erhalten die Federn 34 durch drei Paare von Zungen 70, die aus dem Mittelteil 44 des Grundkörpers 42 herausge­drückt sind. Zugleich sind hierdurch Durchgangsöffnungen 71 für die Schubstange 36 sowie zwei Führungsstangen 72 ge­bildet. Mit entsprechenden Öffnungen 78 (Figur 3) ist das Winkelstück 61 versehen. Die Führungsstangen 72 sind kürzer als die Schubstange 36 ausgebildet und dienen lediglich dazu, ein seitliches Ausbiegen der Federn 36 zu verhindern. Die Führungsstangen 72 und dementsprechend die seitlich angeordneten Durchbrechungen 71 können fortgelassen werden, wenn die Federn 34 aufgrund ihrer Bemessung nicht zu einer seitlichen Ausbiegung oder zum Knicken neigen.

[0016] An ihrem dem Querträger 41 gegenüberliegenden Ende stützen sich die Federn 34 an einem bewegbaren Widerlager 73 ab, das gemäß der Figur 6 einen U-förmigen Querschnitt aufweist und dessen Mittelteil mit Nasen 75 zur Zentrierung der Federn 34 versehen ist. Ein Querstück 74 der Schubstange 36 dient zur Übertragung der Federkräfte. Die Schenkel 76 des Widerlagers 73 erstrecken sich in Richtung auf den Querträger 41 und sind so bemessen, daß sich der eine der Schenkel 76 des Widerlagers 73 in überlappender Stellung mit dem längeren Schenkel 44 des Grundkörpers 42 befindet, wenn die Federn 34 vorgespannt sind und in dieser Stellung ge­sichert sind. Dies kann dadurch geschehen, daß an der Rück­seite des Querträgers 41 ein Sicherungsstift 77 (Figur 5) durch eine Querbohrung 81 (Figur 1) an dem hineren Endstück 80 der Schubstange 36 eingesetzt ist. Durch diese Überlap­pung, die insbesondere der Figur 6 zu entnehmen ist, wird vermieden, daß sich das Widerlager 73 gegenüber dem Quer­träger 41 unter dem Einfluß nicht vollkommen gleicher Feder­kräfte stark gegeneinander verdrehen können.

[0017] Die Sicherung der Federn 34 in gespannter Stellung kann auch in einer abgewandelten Weise erfolgen, wie sie in der Figur 7 dargestellt ist. Hierbei sind die Führungsstangen 72 in Figur 5 durch Schrauben oder Gewindebolzen 82 ersetzt, auf deren überstehenden Enden Muttern 83 aufgedreht sind. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für größere Feder­kräfte, für deren Beherrschung ein Querstift entsprechend dem Querstift 77 in Figur 5 ungenaue Abmessung annehmen würde.

[0018] Der in den Figuren 5 und 6 gezeigte Energiespeicher 35 ist eine selbstständige Baugruppe, die nach ihrem Zusammenbau in einer geeigneten Vorrichtung auf einfache Weise gespannt und durch Einfügen des Sicherungsstiftes 77 im gespannten Zustand gesichert werden kann. Beim Einbau in den Leistungs­ schalter 1 gemäß der Figur 1 wird der Querträger 41 Bestand­teil des Tragwerkes des Leistungsschalters, so daß dieser Querträger nicht nur die Funktion eines ortsfesten Wider­lagers der Schraubendruckfedern 34 ausübt, sondern zur Festigkeit des Tragwerkes des Leistungsschalters beiträgt. Hierzu wird der Querträger 41 mittels der Durchzüge 46 mit den Seitenwänden 2 und 3 (Figuren 1 und 5) durch Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel verbunden. Dabei bereitet es keine Schwierigkeiten, die Schubstange 36 mit der Mit­nehmerschwinge 37 (Figur 1) in Eingriff zu bringen, weil die Schubstange aufgrund der Vorspannung der Federn 34 eine hierfür geeignete Stellung aufweist. Ausgehend hiervon können die Federn 34 in bekannter Weise mittels der Antriebs­vorrichtung des Leistungsschalters gespannt werden, wobei die Schubstange 36 durch die zugehörigen Durchbrechungen 71 und 78 des Querträgers 41 weiter hindurchtritt und der Sicherungstift 77 herausgenommen werden kann. Ebenso kann die Schubstange 36 erneut durch Einfügen des Sicherungs­stiftes 77 gesichert werden, wenn der Federspeicher aus dem Leistungsschalter 1 ausgebaut werden soll.

[0019] Die schon erwähnte, vom rechten Winkel abweichende Stellung des Schenkels 44 des Grundkörpers 42 ermöglichst einen aus­reichenden Schwenkwinkel der Federn 34 bei der Drehung der Kurbelschwinge 37 im Betrieb des Leistungsschalters 1. Die keilförmige Gestalt des Zwischenraumes 60 sorgt dafür, daß das bewegbare Widerlager 73 und der Querträger 41 bei allen vorkommenden Bewegungen gegeneinander ausgerichtet werden.

[0020] Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß der beschriebene Energiespeicher 35 zur Aufnahme einer Feder 36 oder von zwei oder drei Federn 36 geeignet ist. Auf diese Weise kann der erforderliche Energievorrat für unterschiedliche Leistungs­schalter bereitgestellt werden. Darüberhinaus ist es ledig­lich durch Verwendung länger ausgeführter Querträger 41 und bewegbarer Widerlager 73 möglich, eine noch größere Anzahl von Federn unterzubringen. Die Schubstange 36 sowie die Einsatzstücke 48 bleiben dabei unverändert.

[0021] Ferner ist zu erkennen, daß der Energiespeicher 35 nicht an eine bestimmte Bauform eines Leistungsschalters gebunden ist. Vielmehr sind lediglich der Querträger und die Schubstange 36 als Übergangsteile zu beachten, wodurch sich der Energie­speicher auch für andere Schaltgeräte eignet, beispielsweise Mittelspannungs-Last- und -Leistungsschalter.

Ansprüche

1. Leistungsschalter (1) mit einer Antriebsvorrichtung und einem wenigstens eine Feder (34) enthaltenden und an einem Tragwerk (2, 3) des Leistungsschalters (1) abgestützten Energiespeicher (35), der eine zur Einleitung einer Spann­kraft bzw. Fortleitung der Speicherkraft dienende Schubstange (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (35) als eine das ortsfeste Widerlager (41), ein bewegbares Widerlager (73) sowie die Schubstange (36) umfassende selbständige Baugruppe ausgebildet ist, wobei das ortsfeste Widerlager als ein zwischen Seitenwänden (2, 3) des Trag­werkes des Leistungsschalters (1) einfügbarer und mit den Seitenwänden (2, 3) zu verbindender Querträger (41) ausge­bildet ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (41) ein U-förmiges Profil aufweist, dessen Mittelteil (45) eine Auflagefläche für die Feder (34) bildet und dessen Schenkel (43, 44) sich etwa parallel zur Längsachse der Feder (34) erstrecken.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Wider­lager (73) gleichfalls ein U-förmiges Profil mit sich parallel zu der Längsachse der Feder (34) erstreckenden Schenkeln (76) besitzt und daß wenigstens je ein Schenkel (44; 76) des Querträgers (41) und des bewegbaren Wider­lagers (73) bei gespannter Feder (34) einander wenigstens teilweise überlappend ausgebildet sind.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Schenkeln (43, 44) des Querträgers (41) zur Verstärkung dienende Einsatzstücke (48) verbunden sind, die je einen sich in Richtung des bewegbaren Widerlagers (73) erstreckenden Fortsatz (55) besitzen, der im Abstand zu wenigstens einem der Schenkel (44) des Querträgers (41) verlaufend ausge­bildet ist.

5. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querträger (41) eine Durchtrittsöffnung (71, 78) für ein Endstück (80) der Schubstange (36) besitzt und daß in dem Endstück (80) eine Bohrung (81) zur Aufnahme eines Sicherungsgliedes (77) bei annähernd betriebsmäßig gespannter Feder (34) angeordnet ist.

Zeichnung