Vorrichtung zur Betätigung von Lasttrennschaltern

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung zur Betätigung von Lasttrennschal­tern beschrieben, bei der der Federantrieb in Form einer Drehstabfeder in einen Schalthebel integriert ist und durch Kopplung dieses Antriebhebels mit einer die übrigen Betäti­gungs- und Verklinkungselemente enthaltenden schalterseiti­gen Vorrichtung erst eine funktionsfähige Gesamteinheit er­halten wird. Diese Anordnung kann durch Vorsehen einer zu­sätzlichen Federeinheit auch zu einem Schalter mit Freiauslö­sung aufgerüstet werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung von Lasttrennschaltern für Mittelspannungsanlagen, insbesondere von Kabel- und/oder Trafoschaltern, bestehend aus einer zur Befestigung am jeweiligen Schaltergestell bestimmten Grund­platte, einem mit der zugehörigen Schalterwelle verbindba­ren, eine Klinkenscheibe tragenden Antriebsteil, mit der Klinkenscheibe zusammenwirkenden, an der Grundplatte gelager­ten und in Richtung der Klinkenscheibe vorgespannten Klin­ken, einer mittels eines Schalthebels relativ zur Klinken­scheibe verdrehbaren, mit den Klinken zusammenwirkenden Nockenscheibe und einer das Umschalten der Schalterwelle zwi­schen den verschiedenen Schaltpositionen bewirkenden Feder­einheit.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art, die mit einer koaxial zur Schal­terwelle angeordneten Drehfeder arbeitet, ist in der Patent­anmeldung P 36 26 526.8 beschrieben.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung ohne jegliche Einbußen hinsichtlich Funktions­tüchtigkeit und Funktionssicherheit im Aufbau weiter zu ver­einfachen, kompakter auszugestalten und hinsichtlich einer wirtschaftlichen und kostengünstigen Fertigungsweise zu ver­bessern.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Federeinheit als Drehstabfeder ausgebildet und in einem mit dem Antriebsteil kuppelbaren Zentralteil des Schalthebels angeordnet ist, daß die Klinkenscheibe mit einer auf dem Antriebsteil gelagerten Hülse fest verbunden ist, die einen sich nach außen erstreckenden Mitnehmer zur Aufnahme eines Betätigungszapfens aufweist, der am Bedie­nungshebel des Schalthebels bezüglich des Zentralteils radial versetzt angebracht ist, und daß zwischen Antriebs­teil und Hülse eine Blockieranordnung vorgesehen ist, die nur bei sich in eingekuppelter Stellung befindendem Zentral­teil des Schalthebels gelöst ist.

[0005] Durch die Integration der zur Schalterbetätigung erforderli­chen Federeinheit in den Schalthebel wird nicht nur eine ins­besondere bei mehrfeldrigen Anlagen durch die Mehrfachnut­zung der Antriebs-Federeinheit eine wesentliche Verbilligung erzielt, sondern auch ein besonders kompakter Aufbau der der jeweiligen Schalterwelle zugeordneten Antriebseinheit unter gleichzeitiger Minimierung der erforderlichen Bauteile ermög­licht.

[0006] Vorzugsweise besteht das Zentralteil des Schalthebels aus einem die Drehstabfeder aufnehmendem Rohr, wobei die Dreh­stabfeder im Bereich des einen Rohrendes mittels eines Halte­glieds fixiert und im Bereich des anderen Rohrendes mit einem in Rohr drehbar gelagerten Kupplungsmitnehmer verbun­den ist.

[0007] Hinsichtlich der Ausgestaltung und Dimensionierung der Dreh­stabfeder sind dabei keinerlei beschränkende Bedingungen ein­zuhalten, da sich Dimensionierungskriterien für die Drehstab­feder praktisch nicht auf die Ausgestaltung der der jeweili­gen Schalterwelle zugeordneten Bauteile auswirken. Es muß nur jeweils die geforderte Kupplungsmöglichkeit bestehen.

[0008] Der am Schalthebel vorgesehene Betätigungszapfen ist vorzugs­weise bezüglich des Zentralteils in Radialrichtung verstell­bar am Bedienungshebel befestigt, wobei eine erste Position des Betätigungszapfens dem Schalterantrieb und eine zweite Position des Betätigungszapfens einem Erderantrieb zugeord­net ist. Anstelle der bisher häufig erforderlichen zwei sepa­raten Schalthebel kann demgemäß ein einziger Schalthebel mit gezielt verstellbarem Betätigungszapfen Verwendung finden, was wiederum eine Vereinfachung darstellt.

[0009] Eine bevorzugte Weiterbildung des Gegenstands der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zur Schaffung einer Freiauslö­sefunktion eine einerseits an der Grundplatte und anderer­seits an einem Ansatz der Nockenscheibe befestigte Zugfeder vorgesehen ist, daß die Nockenscheibe in der Einschaltposi­tion bei gespannter Zugfeder mittels einer steuerbaren Klinke fixierbar ist, und daß die Nockenscheibe und die Klin­kenscheibe bei gespannter Zugfeder und entferntem Schalthe­bel durch die Blockieranordnung kraftschlüssig verrastet sind.

[0010] Diese Aufrüstbarkeit der Grundausführung der Vorrichtung nach der Erfindung zur Schaffung der zusätzlichen Funktion einer Freiauslösung ist vor allem deshalb besonders vorteil­haft, weil diese Zusatzfunktion mit einem Minimum an Mehrauf­wand erzielt werden kann und dies auch dadurch bedingt ist, daß vorhandene Bauteile, insbesondere die Blockieranordnung funktionell mehrfach genutzt werden.

[0011] Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Axialschnittdarstellung einer Grundausführungsform einer Vorrichtung nach der Er­findung,

Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Vorderan­sicht der vorrichtung nach Fig. 1 in der Einschaltpo­sition,

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung des mit einer Federein­heit ausgerüsteten Schalthebels nach der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Teilschnitt-Vorderansicht einer mit einer Freiauslösefunktion ausgestatteten Ausfüh­rungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine schematische Axialschnittdarstellung der Vor­richtung nach Fig. 4.

[0013] Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich als Kabelschalter und umfaßt ein mit dem Konus einer Schalterwelle 9 fest verschraubtes Antriebsteil 10, das hül­senförmig ausgebildet ist und schalterwellenseitig mit einer Spannhülse 11 versehen ist, die sich diametral durch das An­triebsteil 10 erstreckt. Diese Spannhülse 11 dient zur Kup­plung mit einem als Steckhebel ausgebildeten Schalthebel, der in das hülsenförmige Antriebsteil 10 einführbar ist und dessen gabelförmig ausgebildeter Kupplungsmitnehmer 4 kraft­schlüssig mit der Spannhülse 11 zur Übertragung des mittels dieses Schalthebels erzeugbaren Drehmoments kuppelbar ist.

[0014] Der Schalthebel besteht aus einem Zentralteil 3 und einem Be­dienungshebel 6, an dem vorzugsweise verstellbar ein Betäti­gungszapfen 8 angebracht ist.

[0015] Mit dem Antriebsteil 10 fest verbunden ist eine Klinkenschei­be 12, wobei diese Klinkenscheibe 12 vorzugsweise auf das An­triebsteil 10 vulkanisiert ist, damit der Aufschlag von Klin­ken 13, 14 gedämpft wird, welche über Exzenterbolzen 15 an einer Grundplatte 16 befestigt und über Drehfedern 17, 18 in Richtung der Klinkenscheibe 12 vorgespannt sind.

[0016] Auf dem Antriebsteil 10 drehbar gelagert ist eine Hülse 20, welche eine benachbart der Klinkenscheibe 12 gelegene Nocken­scheibe 19 trägt. Diese Nockenscheibe 19 wirkt ebenfalls mit den Klinken 13, 14 zusammen.

[0017] Ferner ist die Hülse 20 im Bereich ihres von der Nockenschei­be 19 abgewandten Endes mit einem Mitnehmer 21 fest verbun­den, in den der Betätigungszapfen 8 der Schalthebels 3, 6 eingreifen kann.

[0018] Eine zwischen dem Antriebsteil 10 und der Hülse 20 wirkende Blockieranordnung 22 besteht - wie insbesondere die Fig. 2 zeigt - vorzugsweise aus zwei einander diametral gegenüber­liegenden Bolzen, die unter einer radial nach innen gerichte­ten Federvorspannung stehen und in miteinander fluchtende Bohrungen in der Hülse 20 und dem Antriebsteil 10 eingreifen können. Dieser zu einer gegenseitigen Verrastung von Antrieb­steil 10 und Hülse 20 führende Bolzeneingriff ist immer dann gegeben, wenn das Zentralteil 3 des Antriebshebels nicht in Kupplungseingriff mit der Spannhülse 11 ist. Wird dieser Kup­plungseingriff hergestellt, so drückt der Kupplungsmitnehmer 4 die Bolzen radial so weit nach außen, daß eine Relativver­drehung zwischen der Hülse 20 und dem Antriebsteil 10 mög­lich ist, was gleichbedeutend damit ist, daß die Klinken­scheibe 12 und die Nockenscheibe 19 relativ zueinander ver­dreht werden können.

[0019] Hinter dem Frontblech 30 der Vorrichtung befindet sich eine mit dem Antriebsteil 10 drehfest verbundene Signalisierschei­be 31, zur Anzeige des jeweiligen Schaltzustands. Diese Sig­nalisierscheibe 31 kann mit Markierungen versehen sein, die mit im Frontblech vorgesehenen Durchbrechungen in der Weise zusammenwirkt, daß ein auf dem Frontblech vorgesehenes Blind­schaltbild entsprechend dem jeweiligen Schaltzustand modifi­ziert wird.

[0020] Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 im Ein-Schaltzu­stand bei abgezogenem Schalthebel.

[0021] In allen Schaltstellungen liegen die Klinken 13, 14 an gegen­sinnig wirkenden Anschlagflächen der Klinkenscheibe 12 an und positionieren damit diese Klinkenscheibe 12 in definier­ter Weise in der jeweiligen Soll-Lage.

[0022] Wird der Schalthebel in das Antriebsteil 10 eingeführt und dessen Kupplungsmitnehmer in Eingriff mit der Spannhülse 11 gebracht, so greift gleichzeitig der Betätigungszapfen 8 des Schalthebels in den Mitnehmer 21 ein. Außerdem werden dabei die Bolzen der Blockieranordnung 22 radial nach außen ge­drückt, wodurch die gegenseitige Verrastung von Antriebsteil 10 und Hülse 20 aufgehoben wird, und somit durch ein Ver­schwenken des Schalthebels im Gegenuhrzeigersinn die Nocken­scheibe 19 unter gleichzeitiger Spannung der Drehstabfeder bei durch die Klinke 14 festgehaltener Klinkenscheibe 12 ver­schwenkt werden kann.

[0023] Erreicht der Schalthebel die Aus-Schaltstellung, so gelangt auch die entsprechende Schrägfläche der Nockenscheibe 19 in den Bereich der Klinke 14 und drückt diese außer Eingriff mit der Klinkenscheibe 12, so daß die in der Drehstabfeder durch den Spannvorgang gespeicherte Federkraft wirksam werden und die Klinkenscheibe 12 zusammen mit Antriebsteil 10 bzw. der Schalterwelle 9 in die Aus-Stellung schlagartig überführen kann. In dieser Aus-Stellung fallen die Klinken 13, 14 wieder in der Weise in die Klinkenscheibe 12 ein, daß diese in beiden Drehrichtungen fixiert ist. Beim Herauszie­hen des Schalthebels rastet auch wieder die Blockieranord­nung 22 ein, d.h. Antriebsteil 10 und Hülse 20 bzw. Klinken­scheibe 12 und Nockenscheibe 19 sind wieder gegeneinander verrastet.

[0024] Der Schalthebel kann dann zur Betätigung eines anderen Last­trennschalters verwendet werden.

[0025] Fig. 3 zeigt den Aufbau des Schalthebels, welcher aus einem rohrförmigen Zentralteil 3 und dem den Betätigungszapfen 8 tragenden Bedienungshebel 6 besteht. Der Bestätigungszapfen 8 ist dabei an einem im Querschnitt U-förmigen Halteteil be­festigt, das über einen Kreuzgriff 7 formschlüssig gegen den Bedienungshebel 6 verspannbar ist. Das Halteteil kann durch Lockern des Kreuzgriffes 7 und Verdrehen um 180° in die strichpunktiert gezeichnete Lage gebracht werden, so daß der Betätigungszapfen 8 in zwei radial unterschiedlichen Positio­nen wirksam werden kann. Die voll ausgezeichnete Position entspricht dabei dem Schalterantrieb, während die strichpunk­tiert gezeigte Position einem Erderantrieb zugeordnet ist.

[0026] In dem rohrförmigen Zentralteil 3 befindet sich eine aus meh­reren Bändern bestehende Drehstabfeder 1, die am außenliegen­den Ende durch ein halbkugelförmiges Halteglied 2 festgehal­ten wird, während sie am gegenüberliegenden Ende mit einem Kupplungsmitnehmer 4 verbunden ist, der an seinem freien Ende gabelförmige Gestalt besitzt.

[0027] Ein Stift 5 verhindert ein Herausfallen des Mitnehmers 4 und bewegt sich in einer entsprechenden Ausfräsung des Rohres. Dieser Stift 5 hat auch die Funktion eines zwangläufigen Mit­nehmers im Falle einer eventuellen Kontaktverklebung.

[0028] Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsvariante nach der Erfindung, die basierend auf der Grundanordnung nach Fig. 2 mit einer Zusatzfunktion zur Erzielung einer Freiauslösung ausgestattet ist, so daß die Vorrichtung beispielsweise als Trafoschalter verwendet werden kann.

[0029] Dazu ist zwischen der Grundplatte 16 und einem Ansatz der Nockenscheibe 19 eine Zugfeder 23 vorgesehen, die beim Ein­schaltvorgang gespannt wird. Im gespannten Zustand wird die Zugfeder 23 durch die Blockierung der Nockenscheibe über die Klinke 14 gehalten.

[0030] Dabei sind Klinkenscheibe 12 und Nockenscheibe 19 so gestal­tet, daß sie die Klinke 14 nach außen drücken, wobei jedoch der Eingriff zwischen Nockenscheibe 19 und Klinke 14 erhal­ten bleibt, weil die Klinke 14 über einen Riegel 24 an einer verschwenkbar gelagerten Halbwelle 25 abgestützt ist.

[0031] In diesem Zustand der gespannten Zugfeder 23 ist nach Abzug des Schalthebels über die Blockieranordnung 22 eine kraft­schlüssige Verbindung zwischen Klinkenscheibe 12 und Nocken­scheibe 19 hergestellt, so daß bei einem Auslösevorgang, wenn ein Übergang von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung erfolgen soll, die Klinkenscheibe 12 und damit die Schalter­welle über die Nockenscheibe 19 mitgenommen wird.

[0032] Die Halbwelle 25 kann über einen Hebel 26 und eine Auslöse­stange 27 entweder von Hand mittels des über das Frontblech 30 vorstehenden Hebels 28 oder durch eine von den Sicherun­gen kommende Auslösestange 29 verdreht werden. Im Falle der Verdrehung der Halbwelle 25 im Gegenuhrzeigersinn wird der Riegel 24 frei und die Klinke 24 wird über eine entsprechen­de Schrägfläche an die Nockenscheibe 19 nach außen gedrückt, worauf die Nockenscheibe 19 frei wird und schlagartig eine Umschaltung erfolgt.

[0033] Wie insbesondere der Fig. 5 zu entnehmen ist, besitzen sowohl der Hebel 28 als auch die Auslösestange 29 ein Lang­loch, wodurch sichergestellt wird, daß sich das jeweils andere Teil beim Auslösen nicht mitbewegt.

[0034] Eine Zugfeder 40 hält die Auslösestange 27 gegen das obere Ende des Langlochs im Hebel 28 gedrückt, während eine Zugfe­der 41 den Hebel 28 nach oben zieht. Über einen Hebel 32, der durch eine Zugfeder 33 an die Klinke 14 gedrückt wird, kann eine Klappe für die Sicherun­gen gesteuert werden, die erst dann geöffnet werden kann, wenn der Erder eingeschaltet ist.

Bezugszeichenliste:

[0035] 

1. Drehstabfeder

2. Halteglied

3. Zentralteil

4. Kupplungsmitnehmer

5. Stift

6. Bedienungshebel

7. Kreuzgriff

8. Betätigungszapfen

9. Schalterwelle

10. Antriebsteil

11. Spannhülse

12. Klinkenscheibe

13. Klinke

14. Klinke

15. Exzenterbolzen

16. Grundplatte

17. Feder

18. Feder

19. Nockenscheibe

20. Hülse

21. Mitnehmer

22. Blockieranordnung

23. Zugfeder

24. Riegel

25. Hohlwelle

26. Hebel

27. Auslösestange

28. Betätigungshebel

29. Auslösestange für Sicherung

30. Frontblech

31. Signalisierscheibe

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Betätigung von Lasttrennschaltern für Mit­telspannungsanlagen, insbesondere von Kabel- und/oder Tra­foschaltern, bestehend aus einer zur Befestigung am jewei­ligen Schaltergestell bestimmten Grundplatte (16), einem mit der zugehörigen Schalterwelle (9) verbindbaren, eine Klinkenscheibe (12) tragenden Antriebsteil (10), mit der Klinkenscheibe (12) zusammenwirkenden, an der Grundplatte (16) gelagerten und in Richtung der Klinkenscheibe (12) vorgespannten Klinken (13, 14), einer mittels eines Schalthebels (3, 6) relativ zur Klinkenscheibe (12) ver­drehbaren, mit den Klinken (13, 14) zusammenwirkenden Nockenscheibe (19) und einer das Umschalten der Schalter­welle (9) zwischen den verschiedenen Schaltpositionen be­wirkenden Federeinheit,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinheit als Drehstabfeder (1) ausgebildet und in einem mit dem Antriebsteil (10) kuppelbaren Zen­tralteil (3) des Schalthebels (3, 6) angeordnet ist, daß die Klinkenscheibe (12) mit einer auf dem Antriebsteil (10) gelagerten Hülse (20) fest verbunden ist, die einen sich nach außen erstreckenden Mitnehmer (21) zur Aufnahme eines Betätigungszapfens (8) aufweist, der am Bedienungs­hebel (6) des Schalthebels (3, 6) bezüglich des Zentral­teils (3) radial versetzt angebracht ist, und daß zwi­schen Antriebsteil (10) und Hülse (20) eine Blockieranord­nung (22) vorgesehen ist, die nur bei sich in eingekuppel­ter Stellung befindendem Zentralteil (3) des Schalthebels (3, 6) gelöst ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klinkenscheibe (12) über eine Dämpfungsschicht mit dem Antriebsteil (10) verbunden und diese Dämpfungs­schicht insbesondere von einer Verbindungs-Vulkanisier­schicht gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei vorzugsweise über verstellbare Exzenterbolzen in der Grundplatte (16) gelagerte, unter der Vorspannung von Federn (17, 18) stehende Klinken (13, 14) in den einzel­nen Schaltpositionen jeweils paarweise im gegensinning wir­kende Riegelflächen der Klinkenscheibe (12) eingreifen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Blockieranordnung (22) aus zumindest einem unter Federvorspannung stehenden, in Bohrungen im Antriebsteil (10) und der Hülse (20) eingreifenden Bolzen besteht, der durch das Zentralteil (3) des Schalthebels (3, 6) unter Aufhebung der Blockierung zwischen Antriebsteil (10) und Hülse (20) radial verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zentralteil (3) aus einem die Drehstabfeder (1) aufnehmendem Rohr besteht, daß die Drehstabfeder (1) im Bereich des einen Rohrendes mittels eines Halteglieds (2) fixiert und im Bereich des anderen Rohrendes mit einem im Rohr drehbar gelagerten Kupplungsmitnehmer (4) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kupplungsmitnehmer (4) am freien Ende gabelförmi­ge Gestalt besitzt und in dem als Hohlwelle ausgebildeten Antriebsteil (10) kraftschlüssig mit einer Spannhülse (11) kuppelbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungszapfen (8) bezüglich des Zentralteils (3) in Radialrichtung verstellbar am Bedienungshebel (6) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Schaffung einer Freiauslösefunktion eine einer­seits an der Grundplatte (16) und andererseits an einem Ansatz der Nockenscheibe (19) befestigte Zugfeder (23) vorgesehen ist, daß die Nockenscheibe (19) in der Ein­schaltposition bei gespannter Zugfeder (23) mittels einer steuerbaren Klinke (14) fixierbar ist, und daß die Nocken­scheibe (19) und die Klinkenscheibe (12) bei gespannter Zugfeder (23) und entferntem Schalthebel (3, 6) durch die Blockieranordnung (22) kraftschlüssig verrastet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Klinkenscheibe (12) und die Nockenscheibe (19) so gestaltet sind, daß bei gespannter Zugfeder (23) auf die Klinke (14) eine radial nach außen in Richtung einer Frei­gabestellung wirkende Kraft ausgeübt wird, und daß die Klinke (14) mittels einer gesteuert verschwenkbaren Halb­welle (25) in der Fixierposition feststellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbwelle (25) entweder über einen Hebel (26), eine Auslösestange (27) und einen Betätigungshebel (28) von Hand oder über eine mit den Sicherungen zusammenwir­kende Auslösestange (29) verschwenkbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungshebel (28) und die mit den Sicherun­gen zusammenwirkende Auslösestange (29) über Langlöcher gekuppelt sind.

Zeichnung