Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern, der bei seiner Auslösung eine Welle sprungartig verdreht und aus einer Antriebsscheibe, zwei Kraftspeicherhebeln, einem Federhebel und einer Abtriebsscheibe als wesentlichen Teilen besteht, die jeweils unabhängig voneinander drehbar und gleichachsig gelagert sind. Dabei besteht die Antriebsscheibe aus zwei Teilantriebsscheiben, die jeweils ein Antriebsteil tragen. Diese Antriebsteile ragen in die Ebene der beiden Kraftspeicherhebel, zwischen denen eine Feder angelenkt ist und wirken auf diese. Die Auslenkung jeweils eines Kraftspeicherhebels und damit das Spannen der Feder wird durch ein auf ihn wirkendes Antriebsteil bewirkt, während der jeweils andere Kraftspeicherhebel durch ein Abtriebsteil der Abtriebsscheibe solange in seiner Lage gehalten wird bis durch ein Klinkensystem die sprungartige Auslösung erfolgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern von Stufentransformatoren, der bei seiner Auslösung eine Welle sprungartig verdreht und dadurch ein mit dieser Welle verbundenes Schaltstück ebenfalls sprungartig zwischen zwei Festkontakten bewegt.

[0002] Ein solcher Federkraftspeicher ist in der nicht vorveröffentlichten DE 39 38 207 beschrieben. Er besteht im wesentlichen aus zwei gleichachsig gelagerten zweiarmigen Kraftspeicherhebeln, die an ihren freien Enden Anlenkpunkte aufweisen, zwischen denen Federn eingespannt sind, die durch jeweils einen weiteren Anlenkpunkt konzentrisch um die gemeinsame Achse der Kraftspeicherhebel geführt werden.

[0003] Dadurch bilden die Federn beim Spannen des Kraftspeichers, d.h. der relativen Verdrehung eines Kraftspeicherhebels gegen den anderen, ein Parallelogramm, wodurch die gewünschte hohe Anfangsdrehgeschwindigkeit des Kraftspeichers nach der Auslösung erzielt werden soll.

[0004] Eben diese hohe Anfangsgeschwindigkeit nach der Auslösung ist bei Kraftspeichern für Lastumschalter von Stufenschaltern ganz allgemein deshalb wichtig, weil die Stromunterbrechung an den Hauptkontakten des Lastumschalters als besonders bei hohen Stromstärken kritischster Teil des gesamten Umschaltvorganges im ersten Teil des insgesamt zu vollführenden Schaltablaufes erfolgen muß und gerade dabei eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit Voraussetzung für eine sichere Lichtbogenlöschung ist.

[0005] Nachteilig an dem bekannten Federkraftspeicher ist allerdings die Vielzahl der notwendigen Bauteile, an die zudem teilweise erhebliche Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, wodurch sich Herstellung und Montage verteuern.

[0006] Ein weiterer Nachteil besteht in der relativ großen Bauhöhe, die Probleme bei der Unterbringung des Federkraftspeichers im Stufenschalter mit sich bringt.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es demnach, den bekannten Federkraftspeicher so weiterzuentwickeln, daß er bei einer wesentlich geringeren Bauhöhe und mit erheblich weniger Bauteilen eine ebenso hohe Anfangsgeschwindigkeit bei Auslösung erreicht.

[0008] Dies wird erfindungsgemäß durch einen Federkraftspeicher mit folgenden Merkmalen erreicht:
Der Federkraftspeicher besitzt eine zentrale vertikale Achse, auf der eine Antriebsscheibe, zwei Kraftspeicherhebel, ein Federhebel und eine Abtriebsscheibe jeweils unabhängig voneinander bewegbar gleichachsig gelagert sind.

[0009] Die Antriebsscheibe besteht aus zwei in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordneten Teilantriebsscheiben, die vorzugsweise in jeder Ebene einander zugewandt jeweils ein vertikal gesehen deckungsgleich angeordnetes identisches Antriebsteil tragen. Die obere Teilantriebsscheibe besitzt an ihrem Umfang eine in zwei horizontale Ebenen geteilte besonders gestaltete Auslösekurve.

[0010] Die beiden zwischen den Teilantriebsscheiben der Antriebsscheibe übereinander angeordneten Kraftspeicherhebel besitzen an jeweils einem freien Ende einen Anlenkpunkt, zwischen denen eine Feder angelenkt ist, die durch einen Federhebel, der wiederum zwischen den Kraftspeicherhebeln gleichachsig drehbar angeordnet ist, in ihrer Mitte auf an sich bekannte Weise auf einer konzentrischen Bahn um die Achse geführt ist.

[0011] Die Kraftspeicherhebel besitzen ferner jeweils eine Anlauffläche, die mit den Antriebsteilen der Antriebsscheibe zusammenwirken. An ihrem anderen freien Ende besitzen die Kraftspeicherhebel Abtriebsflächen, die mit einem Abtriebsteil zusammenwirken, welches mit der Abtriebsscheibe verbunden ist.

[0012] Auf dem Umfang der Abtriebsscheibe befindet sich ferner eine in zwei horizontalen Ebenen geteilte Sperrkurve.

[0013] Auf die Auslösekurven der Antriebsscheibe sowie die Sperrkurven der Abtriebsscheibe wirken getrennt gelagerte Sperrklinken, wobei jede Sperrklinke zweiteilig ausgebildet ist und in jeweils einer Ebene der Auslösekurven sowie der Sperrkurven von An- bzw. Abtriebsscheibe gemeinsam eingreift. Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind die An- und Abtriebsteile als Rollen ausgeführt; werden diese elastisch gestaltet, so wird zusätzlich eine Stoßdämpfung erreicht und eine Prellung nach der Auslösung wird vermieden.

[0014] Bei einer Betätigung des Federkraftspeichers wird zunächst die Antriebsscheibe gedreht; ein darauf angeordnetes Antriebsteil greift an der Anlauffläche eines Kraftspeicherhebels an und verdreht ihn um die gemeinsame Drehachse des Federkraftspeichers, während der andere Kraftspeicherhebel unter der Wirkung des verklinkten Abtriebsteiles, das ihn blockiert, in seiner Stellung verbleibt. Durch die relative Lageänderung der beiden Kraftspeicherhebel wird die zwischen ihnen angeordnete Feder gespannt, wobei die Feder durch den Federhebel zusätzlich seitlich ausgelenkt wird. Kurz vor Erreichen der Endstellung wird durch die entsprechende Anlauffläche der Antriebsscheibe die zugehörige zweiteilige Sperrklinke betätigt, die damit auch aus dem Eingriff mit der Sperrkurve der Abtriebsscheibe gerät. Damit kann der zweite, bisher blockierte Kraftspeicherhebel der Drehbewegung des ersten Kraftspeicherhebels folgen; die Feder entspannt sich. Dabei wird von diesem nachfolgenden Kraftspeicherhebel über das an einer Abtriebsfläche mit ihm in Eingriff stehende Abtriebsteil die Abtriebsscheibe nachgeführt.

[0015] Ist die Endstellung erreicht, führen die Auslösekurve der Antriebsscheibe bzw. die Sperrkurve der Abtriebsscheibe wiederum zu einer Verklinkung des Abtriebsteiles. Das Spannen des Federkraftspeichers kann sich wiederholen. Bei gleicher Drehrichtung wiederholt sich der Vorgang; bei entgegengesetzter Drehrichtung der Antriebsscheibe bewirkt das andere Antriebsteil die Drehung auch des anderen Kraftspeicherhebels; der Bewegungsvorgang läuft demgemäß in entgegengesetzter Reihenfolge ab.

[0016] Durch die Erfindung ist es möglich, den gesamten Federkraftspeicher kompakt und aus wenigen Teilen bestehend aufzubauen. Dabei gestatten die jeweils horizontal unterteilten Auslöse- und Sperrkurven das beidseitige Verklinken auf einfache Art.

[0017] Gleichzeitig zeichnet sich der erfindunsgemäße Federkraftspeicher durch eine hohe Anfangsgeschwindigkeit nach der Auslösung aus.

[0018] Die Erfindung soll nachstehend anhand von Zeichnungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

[0019] Es zeigen:

Fig. 1

den Federkraftspeicher in Seitenansicht

Fig. 2

den Federkraftspeicher schematisch von oben, und zwar

Fig. 2a)

in Grundstellung (entspannt)

2b)

in Auslösestellung mit maximal aufgezogener Feder

2c)

kurz vor Erreichen der neuen Endstellung

Fig. 3

das Detail des Zusammenwirkens der Sperrklinken mit den jeweiligen Anlaufflächen der Antriebsscheibe sowie der Sperrkurven der Abtriebsscheibe schematisch in Seitenansicht

Fig. 4

die beiden Kraftspeicherhebel in Einzeldarstellung.

[0020] Auf der vertikalen Achse 9 des Federkraftspeichers sind eine Antriebsscheibe 3, zwei Kraftspeicherhebel 7; 8, ein Federhebel 14 sowie eine Abtriebsscheibe 17 unabhängig voneinander drehbar gelagert.

[0021] Die Antriebsscheibe 3 wird vom Antrieb 1 über einen Zahnriemen 2 angetrieben, sie besteht aus einer unteren Teilantriebsscheibe 3a und einer starr damit verbundenen oberen Teilantriebsscheibe 3b. An der unteren Teilantriebsscheibe 3a befindet sich, nach oben gewandt, ein Antriebsteil 4a, als elastische Rolle ausgebildet, an der oberen Teilantriebsscheibe 3b befindet sich, nach unten gewandt, vertikal deckungsgleich ein weiteres, ebenfalls als elastische Rolle ausgebildetes identisches Antriebsteil 4b.

[0022] Zusätzlich besitzt die obere Teilantriebsscheibe 3b an ihrem Umfang eine Auslösekurve 6, horizontal unterteilt in die untere Teilauslösekurve 6a und die obere Teilauslösekurve 6b.

[0023] Zwischen den Teilantriebsscheiben 3a; 3b sind zwei Kraftspeicherhebel 7; 8 unabhängig voneinander und von den anderen Bauteilen um die Achse 9 drehbar angeordnet. Diese Kraftspeicherhebel 7; 8 besitzen jeweils einen Anlenkpunkt 10; 11, zwischen denen eine Feder 12 angeordnet ist, die etwa in der Mitte mit einem Anlenkpunkt 15 eines einarmigen Federhebels 14, der ebenfalls drehbar in der Achse 9, zwischen den beiden Kraftspeicherhebeln 7; 8, gelagert ist. An den beiden Kraftspeicherhebeln 7; 8 befinden sich ferner Anlaufflächen 5a; 5b, die mit den Antriebsteilen 4a; 4b in Eingriff bringbar sind sowie Abtriebflächen 26a, 26b, auf die ein noch zu beschreibendes Abtriebsteil 18 wirkt.

[0024] Oberhalb der oberen Teilantriebsscheibe 3b ist schließlich noch eine Abtriebsscheibe 17 drehbar angeordnet, die mit einem nach unten gerichteten Abtriebsteil 18, das ebenfalls als elastische Rolle ausgebildet ist, fest verbunden ist. Das Abtriebsteil 18 reicht in die horizontale Ebene der Kraftspeicherhebel 7; 8 hinein und wirkt auf deren Abtriebflächen 26a; 26b. Die Abtriebsscheibe 17 ist an ihrem Umfang mit einer Sperrkurve 25 versehen, die - analog der Auslösekurve 6 auf der oberen Teilantriebsscheibe 3b - in eine untere Teilsperrkurve 25a und eine obere Teilsperrkurve 25b horizontal geteilt ist. Auf die Auslösekurven 6a; 6b sowie die Sperrkurven 25a; 25b wirken in Drehpunkten 23; 24 separat gelagerte Klinkenpaare 21; 22. Dabei ist jedes Klinkenpaar 21; 22 in jeweils zwei Teilklinken 21a; 21b bzw. 22a; 22b unterteilt, um eine Sperrung in beiden Drehrichtungen zu realisieren.

[0025] Das Zusammenwirken der Klinkenpaare 21; 22 mit den Auslösekurven 6a; 6b sowie den Sperrkurven 25a; 25b ist am deutlichsten aus Fig. 3 zu ersehen.

[0026] Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Federkraftspeichers ist nun folgende, wobei von einer Drehung des Antriebs 1 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn ausgegangen werden soll:
Aus der in Fig. 2a dargestellten Grundstellung dreht sich die Antriebsscheibe 3 in Pfeilrichtung. Dabei greift das Antriebsteil 4a in die Anlauffläche 5a des unteren Kraftspeicherhebels 7 ein und führt ihn mit. Der obere Kraftspeicherhebel 8 wird durch das Abtriebsteil 18, das in seine Abtriebsfläche 26b eingegriffen hat, blockiert und kann der Bewegung nicht folgen.

[0027] Dadurch wird die Feder 12 zwischen den Kraftspeicherhebeln 7; 8 gespannt und durch den Federhebel 14 ausgelenkt.

[0028] Wenn die in Fig. 2b dargestellte Position erreicht ist, in der die Feder 12 maximal gespannt ist, läuft die Teilauslösekurve 6a gegen die Klinken 21a; 21b,dadurch wird die Abtriebsscheibe 17 aus der Verklinkung gelöst und folgt nunmehr der vorangegangenen Drehbewegung der Antriebsscheibe 3, dabei wird durch das Abtriebsteil 18, das an der Abtriebsfläche 26b wirkt, der Kraftspeicherhebel 8 nachgeführt; die Feder 12 entspannt sich.

[0029] Kurz vor Erreichen der neuen Endposition, dies ist in Fig. 2c dargestellt, wird die Abtriebsscheibe 17 durch das Klinkenpaar 22, das auf die obere Teilsperrkurve 25b wirkt, verklinkt. Es erfolgt also nach jeder 90^o-Bewegung eine Verklinkung der Abtriebsscheibe abwechselnd durch eines der Klinkenpaare 21 oder 22.

[0030] Fig. 3 zeigt im Detail das Zusammenwirken der Klinken 21, gesteuert durch die untere Teilauslösekurve 6a, mit der unteren Sperrkurve 25a der Abtriebsscheibe 17 bzw. der Klinken 22, gesteuert durch die obere Teilauslösekurve 6b, mit der oberen Sperrkurve 25b der Abtriebsscheibe.

Ansprüche

1. Federkraftspeicher für Lastumschalter von Stufenschaltern, der bei seiner Auslösung eine Welle sprungartig verdreht, mit folgenden Merkmalen:

1. der Federkraftspeicher besitzt eine zentrale ihn durchdringende vertikale Achse (9), auf der

1.1 eine Antriebsscheibe (3)

1.2 zwei Kraftspeicherhebel (7; 8)

1.3 ein Federhebel (14)

1.4 eine Abtriebsscheibe (17)

jeweils unabhängig voneinander drehbar gleichachsig gelagert sind,

2. die Antriebsscheibe (3) besteht aus

2.1 zwei in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordneten Teilantriebsscheiben (3a; 3b)

2.2 wobei jede Teilantriebsscheibe (3a; 3b) ein Antriebsteil (4a; 4b) trägt und

2.3 die obere Teilantriebsscheibe (3b) an ihrem Umfang mit einer Auslösekurve (6) versehen ist,

3. die beiden Kraftspeicherhebel (7; 8)

3.1 sind übereinander zwischen den Teilantriebsscheiben (3a; 3b) angeordnet,

3.2 besitzen jeweils einen Anlenkpunkt (10; 11), zwischen denen eine Feder (12) angelenkt ist,

4. der Federhebel (14)

4.1 ist zwischen den beiden Kraftspeicherhebeln (7; 8) angeordnet und

4.2 führt die Feder (12),

5. die Abtriebsscheibe (17)

5.1 ist oberhalb der oberen Teilantriebsscheibe (3b) angeordnet,

5.2 besitzt ein Abtriebsteil (18), das in die Ebene der Kraftspeicherhebel (7; 8) hineinragt,

5.3 ist an ihrem Umfang mit einer Sperrkurve (25) versehen,

6. die beiden Kraftspeicherhebel (7; 8) besitzen

6.1 jeweils eine Anlauffläche (5a; 5b), die mit den Antriebsteilen (4a; 4b), sowie

6.2 jeweils eine Abtriebsfläche (26a; 26b), die jede mit dem Abtriebsteil (18)

zusammenwirken,

7. auf Auslösekurven (6) und Sperrkurven (25) wirken Sperrklinken (21; 22),

7.1 die jeweils getrennt gelagert sind und

7.2 zweiteilig ausgebildet sind, so daß sie gleichzeitig jeweils in der Ebene von Auslösekurve und Sperrkurve in diese eingreifen.

2. Federkraftspeicher nach Anspruch 1, wobei

2.2 beide Antriebsteile (4a; 4b)

2.2.1. identisch

2.2.2. einander zugewandt und

2.2.3. vertikal gesehen deckungsgleich sind.

3. Federkraftspeicher nach Anspruch 1 und 2, wobei

2.3 die Auslösekurve (6)

2.3.1. horizontal in zwei Ebenen in zwei Teilauslösekurven (6a; 6b) geteilt ist.

4. Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 3, wobei

5.3 die Sperrkurve (25)

5.3.1. horizontal in zwei Ebenen in zwei Teilsperrkurven (25a; 25b) geteilt ist.

5. Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 4, wobei

2.2 die Antriebsteile (4a; 4b)

2.2.1. als elastische Rollen ausgebildet und

5.2 das Abtriebsteil (18)

5.2.1. ebenfalls als elastische Rolle ausgebildet ist.

6. Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 5, wobei

4.2 der Federhebel (14) die Feder (12)

4.2.1. in ihrer Mitte

4.2.2. auf einer konzentrischen Bahn um die Achse (9)

führt.

7. Federkraftspeicher nach Anspruch 1 bis 6, wobei

7.2 die Sperrklinken (21; 22)

7.2.1. paarweise so angeordnet sind, daß sie

7.2.2. jeweils in eine Ebene der horizontal geteilten Auslösekurve (6) und der Sperrkurve (25) gemeinsam mit Teilklinken (21a; 21b bzw. 22a, 22b) eingreifen.

Zeichnung