DE3107721C2 - Sprungantriebsvorrichtung für ein elektrisches Schaltgerät, inbesondere für einen Mittelspannungs-Lasttrennschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprungantriebsvorrichtung für ein elektrisches Schaltgerät insbesondere für einen Mittelspannungs-Lasttrennschalter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im allgemeinen benötigen elektrische Schaltgeräte, insbesondere Mittelspannungs-Lasttrennschalter, einen mittelbar wirkenden Schaltantrieb, um ausgehend von der eigentlichen Antriebsbewegung zur Schalterbetätigung zu gewährleisten, daß die Ein- und Ausschaltung mit einer ausreichenden, von der Geschwindigkeit der eigentlichen Antriebsbewegung unabhängigen und vorbestimmbaren Geschwindigkeit erfolgen.

Neben sogenannten Speicherantrieben mit Freiauslösung, bei denen die Energie für die Ausschaltung bereits im Einschaltzustand des Schaltgerätes gespeichert ist und beispielsweise durch Auslösung¹ über Sicherungen oder Hilfsauslöser freigegeben wird, kommen auch sogenannte Sprungantriebsvorrichtungen zur Anwendung, bei denen die Energie während der Drehbewegung einer Antriebswelle für die jeweilige Schaltbewegung zunächst aufgebaut und gespeichert und am Ende der Drehbewegung zur Schalterbetätigung freigegeben wird.

In Netzstationen sind bevorzugt die den Transformatoren zugeordneten Lasttrennschalter mit Speicherantrieben der erstgenannten Art ausgestattet während die Lasttrennschalter der Kabelschleifen bzw. Kabelabgänge Sprungantriebsvorrichtungen besitzen.

Hierzu ist es bekannt, derartige Sprungantriebsvorrichtungen mit einer sogenannten Obertotpunktmechanik vorzusehen, bei der die Energie in einer Druckfeder oder Zugfeder aufgebaut und gespeichert wird, wie beispielsweise die DE-PS 10 98 071 oder die DE-OS 28 50 761 veranschaulichen. Eine solche Obertotpunkt-Sprungmechanik benötigt für die Sperrung und Freigabe der Federkraft keine speziellen Klinken od. dgl, weil hierfür die Lage einer Kurbel, auf welche die Zuf- öder Druckfeder wirkt, vor oder hinter ihrem Totpunkt ausgenützt wird; bis zum Erreichen der Totpunktlage der Kurbel wird Energie aufgebaut und gespeichert, während nach dem Überschreiten der Totpunktlage diese gespeicherte Energie für den Drehantrieb dar Schaltwelle genutzt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Zug- oder Druckfeder

mit Vorspannung eingebaut werden kann, so daß die Schaltwelle auch am Ende der jeweiligen Schaltbewegung mit Federkraft in die jeweilige Schaltendstellung gedrückt ist und diese daher sicher erreicht und hält

Nachteilig ist jedoch, daß der Punkt der Federfreigabe, also der Beginn der Schnellschaltbewegung, nicht genau definiert ist, weil unter anderem der Betrag, den die die Zug- oder Druckfeder spannende Kurbel Ober die geometrische Totpunktlage hinaus weiterbewegt werden muß, mn tatsächlich entspannen zu können, von den auftretenden Lagerdrücken und Lagerreibungen und damit auch von der Schmierung abhängt Nachteilig ist a&ch der Platzbedarf der Zug- oder Druckfeder und der mit dieser zusammenwirkenden Kurbel, die mindestens den doppeltem Schaltwinkel gegenüber der Schaltwelle beschreiben muß.

Ein im Grundsätzlichen liegender funktioneller Nachteil der Obertotpunkt-Sprungmechanik besteht weiter darin, daß nach dem Oberschreiten der Totpunktlage die Schnellschaltbewegung zu einem Zeitpunkt beginnt, in dem die wirksame Hebellänge der Kurbel, auf die die Zug- oder Druckfeder wirkt, noch kaum verschieden von Null ist Daher steht unmittelbar nach Oberschreiten der Totpunktlage zwar die maximale Federkraft zur Verfügung, wirkt aber auf die Schaltwelle über eine sehr geringe Hebellänge ein, so daß dennoch das Anfangsdrehmoment der Schnellschaltbewegung gering ist Dies ist bei Lasttrennschaltern ohne nacheilende Abreißkontakte od. dgl besonders nachteilig, da es hierbei erforderlich ist die Hauptkontakte gleich zu Beginn der Schaltbewegung auf eine hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen.

Diese Nachteile werden durch Sprungantriebsvor richtungen der gattungsgemäßen Art etwa gemäß der FR-PS 10 93 492 vermieden, bei denen anstelle einer an einer Kurbel wirkenden Zug- oder Druckfeder eine Verdrehungsfeder vorgesehen ist die zwischen der Antriebswelle und der Schaltwelle wirkt Dabei wird die Verdrehungsfeder im Zuge der Montage der Sprungantriebsvorrichtung auf der Antriebswelle durch Verdrehen zweii ·, die Federerden lagernder Teile eines zweiteiligen Federträgers vorgespannt jedes der beiden Federträgerteile ist wiederum mit einer Hohlwelle verbunden, die ihrerseits jeweils über umfangsseitige Aussparungen mit einem weiteren Hohlwellenteil verbunden ist das auf der Antriebswelle drehfest gelagert .st Durch Aufbringen eiror Drehkraft auf die Antriebswelle werden beide Hohlwellenteile mitgedreht wobei eines ein Teil des Federträgers mitnimmt und damit die Verdrehungsfeder zum Aufbau der Schaltkraft vorspannt, ».-ehrend das andere Hohlwellenteil eine Auslösevorrichtung betätigt worauf das bis dahin ge₆en Mitdrehen feesperrte, das andere Federende lagernde Teil des Federträgers frei wird und die Schaltwelle über einen Kurbelmechanismus durch eine nacheilende Drehbewegung in Vorspannungsrichtung der Verdrehungsfeder betätigt. Nach der Schaltbewegung befindet sich die Verdrehungsfeder wieder in ihrer vorgespannten Ausgangslage.

Soll die Schaltwelle in ihre andere Endstellung zurückgeschaltet werden, wird die Antriebswelle in die entsprechend andere Richtung gedreht und nimmt dabei wieder beide Hohlwellenteile mit. Bei diesem Schaltvorgang wird jedoch das jeweils andere Hohlwellenteil mittels der Auslösevorrichtung gesperrt und auch damit das jeweils andere Federende in Drehrichtung mitgenommen. Im Ergebnis läuft dabei wieder der schon beschriebene Vorgan/ ab, wobei die entsprechenden

Teile der Sprungantriebsvorrichtung jedoch die jeweils andere Funktion übernehmen.

Die aus der FR-PS 10 93 492 bekannte Spningantriebsvonichtung weist den Nachteil auf, daß das Vorspannen der Verdrehungsfeder im Zuge der Montage des Federtrigers auf der Antriebswelle erfolgen muß, da der Federträger zweiteilig ausgebildet ist und damit ohne eine Abstützung auf der Antriebswelle nicht gesondert mit der Verdrehungsfeder in einer

ίο dafür geeigneten Vorrichtung vormontiert werden kann. Da die für hohe Schaltkräfte ausgelegte Verdrehungsfeder schon beim Vorspannen sehr große Federkräfte aufbaut ist das beim Montieren des Federträgers ausgeführte Vorspannen nicht ungefährlich, da es mit mehr oder weniger geeigneten Werkzeugen von Hand ausgeführt werden muß, wobei beispielsweise ein Abrutschen der Werkzeuge und ein darauffolgendes Zurückschlagen der Feder sehr leicht möglich ist

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der zweiteilige Federträger, der zwar im montierten Zustand die Vorspannung der Fee*¹, durch die Anlage umfangsseitiger Stirnflächen im BereicIi der Trennfuge der beiden Teile des Federträgers aufrechterhalten kann, ein Axialspiel zwischen seinen Teilen aufweisen sollte, um eine leichtgängige Relativbewegung der beide.. Teile des Federträgers beim Spannen der Verdrehungsfeder und während des Schaltvorganges zu gewährleisten. Damit ist eine saubere Führung des Federträgers mittels einer Lagerung auf der Antriebswelle nötig. Da jedoch die Verdrehungsfeder neben einer Torsionskraft auch ein Biegemoment auf den Federträger aufbringt und dieser aufgrund seiner Zweiteiligkeit das Biegemoment nicht aufnehmen kann, wird es auf die Lagerung übertragen. Dabei hat sich nun gezeigt daß insbesondere bei der Verwendung von Kunststofflagern, die wegen ihren günstigen Preises häufig eingebaut werden, das Biegemoment welches aufgrund der hohen Federkräfte beträchtliche Werte annimmt die Lager derartig hoch beansprucht daß die Gefahr eines Kriechens besteht worunter man eine langsam fortschreitende Verformung des Lagers versteht. Selbst bei der Verwendung von aufwendigen Lagern aus höherwertigen Materialien hat die permanente Bi;gemomentbeanspruchung zumind-ist ein Herausdrücken des Schmiermittels aus dem Lager zur Folge. Da nun aber Schaltgeräte oftmals bis zu 15 Jahren nicht geschaltet werden, jedoch ständig betriebsbereit sein müssen, ist es offensichtlich, daß eine permanente Biegemomentbeanspruchung, wie sie bei dem aus der FR-PS 10 93 492 bekannten Schaltgerät ständig auf das Lager wirkt sehr häufig eine Funktionsuntüchtigkeit bedingt durch eine Zerstörung oder zumindest Schwergängigkeit der Lager, im entscheidenden Moment zur Folge haben kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sprungantriebsvorrichtu.ig der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung zu schaffen, die eine Lagerentlastung im ruhenden Zustand des Schaltgeräie« ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale das Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch wird erreicht, daß der Federträger im ruhenden Zustand des Schaltgerätes sowohl die durch die vorgespannte Verdrehungsfeder hervorgerufenen Torsionskräfte air auch das resultierende Biegemoment aufnimmt so daß in den jeweiligen Endstellungen der Schaltwelle alle Lager- und Gelenkstellen der Sprung-

■ antriebsvorrichtung frei von schädlichen Druckbeanspruchungen sind. Damit ist es möglich, beispielsweise aus Kunststoff bestehende, billige Lagerelemente zu verwenden, ohne eine verminderte Funktionstüchtigkeit der Sprungantriebsvorrichtung in Kauf nehmen zu müssen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Federträger sämtliche von der vorgespannten Verdrehungsfeder ausgeübten Kräfte aufnehmen kann, ohne daß er dabei beispielsweise auf der Antriebswelle abgestützt sein müßte. Damit ist eine Vormontage des Federträgers mit der Verdrehungsfeder vor der endgültigen Montage der Sprungantriebsvorrichtung am Schaltgerät möglich. Bei dieser Vormontage können spezielle Werkzeuge und Vorrichtungen verwendet werden, die die durch ein mögliches Zurückschlagen der Verdrehungsfeder bedingte Gefährdung bei unsachgemäßer Montage sicher vermeiden können. Damit ist auch eine ungefährliche Endmontage der Sprungantriebsvorrichtung am Schaltgerät unter Verwendung des fertig vormontierten Federträgers möglich.

Zwar ist es aus der DE-AS 18 98 978 bekannt, als Kraftspeicher einer Sprungantriebsvorrichtung eine Verdrehungsfeder vorzusehen, deren Enden in Spannungsrichtung frei beweglich gelagert sind, und die im Zuge der die Schaltkraft aufbauenden Drehbewegung mittels Mitnahmeelementen in Spannungsrichtung mitgenommen werden. Jedoch weist diese bekannte Sprungantriebsvorrichtung weder einen Federträger auf, noch ist die Verdrehungsfeder im ruhenden Zustand der Sprungantriebsvorrichtung bereits vorgespannt

Die Unteransprüche 2 bis 11 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Sprungantriebsvorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Sprungantriebsvorrichtung gemäß F i g. 1 aus Richtung des Pfeiles II in F i g. 1 gesehen, wobei die Sprungantriebsvorrichtung in der Schaltendstellung EIN steht,

F i g. 3 eine F i g. 2 entsprechende Ansicht nach Drehbewegung der Antriebswelle in Richtung auf die Schaltendstellung AUS kurz vor Auslösung der Verriegelungsvorrichtung für die noch stillstehende Schaltwelle.

Fig.4 eine den Fig.2 und 3 entsprechende Darstellung der Sprungantriebsvorrichtung in der Schaltendstellung AUS,

Fig.5 eine d<"i Fig.2 bis 4 entsprechende Ansicht nach Rückbewegung der Antriebswelle in Richtung auf die Schaltendstellung »EIN« bei noch stillstehender Schaltwelle kurz vor Auslösung der Verriegelungsvorrichtung und

F i g. 6 eine andere Ausführungsform der Sprungantriebsvorrichtung in einer F i g. 1 entsprechenden Darstellung, wobei jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit die Auslösevorrichtung für die Verriegelungsvorrichtung nicht näher dargestellt ist

In den F i g. 1 bis 5 ist mit 1 eine Antriebswelle und mit 2 eine Schaltwelle bezeichnet Die Antriebswelle 1 dient dazu, die für die Schaltbewegung erforderliche Antriebskraft beispielsweise von Hand von außen her m das im übrigen nicht näher dargestellte Schaltgerät einzubringen, während die Schaltweife 2 drehtest mit den nicht näher dargestellten beweglichen Schaltkontakten des Schaltgerätes verbunden ist, so daß eine Drehung der Schaltwelle 2 in der einen oder anderen Drehrichtung zu einer Schaltung der Schaltkontakte zwischen den Schaltendstellungen EIN und AUS führt, s Die Antriebswelle 1 ist mit der Schallwelle 2 in weiter unten im einzelnen erläuterter Weise über eine Verdrehungsfeder 3 verbunden, welche bei Drehung der Antriebswelle 1 zunächst Schaltenergie speichert und bei Überschreiten eines bestimmten Freigabepunktes

ίο die gespeicherte Schaltenergie an die bis dahin stillstehende Schaltwelle 2 zur Erzeugung der Schnellschaltbewegung der Schaltkontakte abgibt. Die Verdrehungsfeder 3 ist an einem Federträger 4 gelagert, der über ein Kurbelgetriebe 5 zwangläufig mit der Schaltwelle 2 antriebsverbunden ist. Hierzu ist eine Kurbelstange 6 an Kurbelzapfen 7 bzw. 8 des Federträgers 4 bzw. der Schaltwelle 2 angelenkt, so daß eine Drehung des Federträgers 4 zu einer von der gewählten Kurbelübersetzung abhängigen Drehbewegung der Schaltwelle 2 führt.

An gerätefesten Abstützungen 9, die lediglich in F i g. 1 angedeutet sind, ist eine Verriegelungsvorrichtung 10 gelagert, die im Beispielsfalle aus zwei alternierend in je einer der Schaltendstellungen einrastenden Knickgestängen 11 und 12 besteht In der in den F i g. 1 und 2 veranschaulichten Schaltendstellung EIN ist das Knickgestänge 12 eingerastet und sichert diese Stellung, während in der Schaltendstellung AUS gemäß ^p i g. 4 das Knickgestänge 11 eingerastet ist und diese Stellung sichert Hierzu greift das Knickgestänge 11 mit einer Riegelstange 13 an einem Kurbelzapfen IS des Federträgers 4 gelenkig an, während das Knickgestänge 12 über eine Riegelstange 14 an einem Kurbelzapfen 16 der Schaltwelle 2 angreift Da der Federträger 4 mit der Schaltwelle 2 über das Kurbelgetriebe 5 zwangläufig verbunden ist kann eine Verriegelung der Schaltwelle 2 gegen Drehung wahlweise unmittelbar an der Schaltwelle 2 oder am Federträger 4 angreifen, wobei sich durch die gewählte Verbindung des Knickgestänges 11 mit dem Federträger 4 einerseits und des Knickgestänges 12 mit der Schaltwelle 2 andererseits bei der gewählten Gesamtkonstruktion der Sprungantriebsvorrichtung im vorliegenden Beispielsfalle eine vorteilhafte Ausnutzung des gebotenen Bauraumes ergibt

Die Riegelstange 13 des Knickgestänges U ist gelenkig mit einer im Querschnitt etwa U-förmigen, als Stanzteil ausgebildeten Knickstange 17 verbunden, die drehfest mit einer drehbar in den gerätefesten

so Absützungen 9 gelagerten Betätigungswelle 19 für das Knickgestänge 11 verbunden ist Entsprechend ist die Riegelstange 14 des Knickgestänges 12 mi* einer entsprechend ausgebildeten Knickstange 18 gelenkig verbunden, die drehfest auf einer in den gerätefesten Abstützungen 9 drehbaren Betätigungswelle 20 gelagert ist Die Betätigungswellen 19 und 20 der Knickgestänge 11 und 12 sind mit Freigabeelementen 21 bzw. 22 verbunden, die von einer Auslösevorrichtung 23 aus betätigbar sind, um jedes der unter Druckspannung stehenden Knickgestänge 11 und 12, welche die Schaltwelle 2 gegen die Kraft der von der Antriebswelle 1 aus gespannten Verdrehungsfeder 3 festhalten, in die geknickte Stellung zu überführen und damit ihre Verriegelung zu lösen.

Im Beispielsfalle sind die Freigabeelemente 21 und 22 jeweils durch eine drehfest mit der zugehörigen Betätigungswelle 19 bzw. 20 verbundene Kurbel 24 bzw. 25 gebildet, an denen zu der jeweiligen Betätigunswelle

19 bzw. 20 achsparallele zapfenförmige Mitnehmer 26 bzw. 27 angeordnet sind. Die Mitnehmer 26 bzw. 27 sind von der Auslösevorrichtung 23 zur Überführung der Knickgestänge 11 und 12 in die abgeknickte Stellung erfaßbar. s

Hierzu ist die Auslösevorrichtung 23 als Kurbelgestänge 28 ausgebildet, dessen mit einem Schlitz 29 versehene Kurbelstange 30 an einem auf der Antriebswelle 1 sitzenden Kurbelzapfen 31 angelenkt ist. Im Sckiitz 29 ist im Beispielsfalle der zapfenförmige Mitnehmer 27 des Knickgestänges 12 unverlierbar geführt, während der Mitnehmer 26 des Knickgestänges 11 derart angeordnet ist, daß er von einet' entsprechend geformten Außenkante der Kurbelstange 32 mitgenommen wird. Die Länge des Schlitzes 29 bzw. die υ Anordnung des Mitnehmers 26 bezüglich der Außenkante 32 der Kurbelstange 30 sind dabei so gewählt, daß die Auslösevorrichtung 23 einen vorwählbaren Totgang besitzt, also gegenüber dem Mitnehmer 26 bzw. 27 des jeweils verrasteten Knickgestänges U oder 12 eine gewisse Wegstrecke bewegi werden kann, beVOf die formschlüssige Mitnahme des Mitnehmers 26 oder 27 erfolgt, wie dies weiter unten noch näher erläutert ist

Der Federträger 4 ist nach Art einer Nabe ausgebildet und koaxial zur Antriebswelle 1 an deren 2s Außenumfang angeordnet Über Lagerteile 33 und 34, die als Haltezapfen ausgebildet sind, stützt der Federträger 4 achsparallel abgebogene Enden 35 und 36 der Verdrehungsfeder 3 ab. Die Anordnung der Lagerteile 33 und 34 am Außenumfang des Federträgers 4 ist dabei so gewählt daß die Verdrehungsfeder 3 unter einer wählbaren Vorspannung zwischen den Lagerteile» 33 und 34 gehalten ist welche das jeweilige Ende 35 bzw. 36 der Verdrehungsfeder 4 in deren Entspannungsrichtung abstützen, eine Bewegung der Enden 35 und 36 der Verdrehungsfeder 3 in Richtung der Vorspannung zur Erzielung zusätzlicher Spannung unter Abhebung von den Lagerteilen 33 und 34 jedoch zulassen. Zur Vereinfachung der Montage der Verdrehungsfeder 3 kann eines der Lagerteile 33 oder 34, im Beispielsfalle das in der Zeichnung linke, als Haltezapfen ausgebildete Lagerteil 33 einschraubbar ausgebildet sein.

Die mit 37 und 38 bezeichneten Endwindungen der Verdrehungsfeder 3 zwischen den Enden 35 und 36 einerseits sowie den Windungen 39 im Mittelbereich andererseits liegen mit allenfalls geringem Spiel an im Endbereich der Verdrehungsfeder 3 vorgesehenen Aufiageschultern 40 und 41 des Federträgers 4 an und sind so sauber geführt Hingegen Hegen die Windungen 39 im Mittelbereich der Verdrehungsfeder 3 im Abstand so von der Oberfläche 42 des Federträgers 4 in deren Axialbereich, so daß die Windungen 39 im Mittelbereich der Verdrehungsfeder 3 bei weiterer Spannung der Verdrehungsfeder 3 ungestört kontrahieren können.

Die Antriebswelle 1 weist Mitnehmerelemente 43 und 44 für die Enden 35 bzw. 36 der Verdrehungsfeder 3 auf. Die Mitnehmerelemente 43 und 44 können ebenfalls als radial vorstehende Zapfen ausgebildet sein und werden von den im Beispielsfalle achsparallel weitergeführten Enden 35 und 36 der Verdrehungsfeder 3 an derselben Seite übergriffen wie die Lagerteile 33 und 34 des Federträgers 4. In den Schaltendstellungen können die Mitnehmerelemente 43 und 44 geringen Abstand von den Enden 35 und 36 der Verdrehungsfeder 4 besitzen, und brauchen diese jedenfalls nicht unter Druck zu beaufschlagen, so daß die Antriebswelle 1 in den Schaltendstellungen kräftefrei bleibt Wird jedoch die Antriebswelle 1 in der einen oder anderen Drehrichtung verdreht, so entfernt sich eines der Mitnehmerelemente 43 oder 44 von dem zugehörigen Ende 35 oder 36 der Verdrehungsfeder 3, während das andere Mitnehmerelement 44 oder 43 das zugehörige Ende 36 oder 35 der Verdrehungsfeder 3 mitnimmt und von dem benachbarten Lagerteil 34 oder 33 des Federträgers 4 abhebt Da das gegenüberliegende Ende 35 oder 36 der Verdrehungsfeder 3 unverändert vom Lagerteil 33 oder 34 gehalten ist, wird dadurch die Spannung in der Verdrehungsfeder 3 ausgehend von der Einbau-Vorspannung weiter erhöht.

In den F i g. 1 und 2 ist die Schaltendstellung EIN der Sprungantriebsvorrichtung veranschaulicht In dieser Schaltendstellung EIN ist das Knickgestänge 12 verrastet und stützt den Kurbelzapfen 16 der Schaltwelle 2 über die Riegelstange 14, die Knickstange 18 und die Betätigungswelle 20 gegen die gerätefeste Abstützung 9 ab. Hierdurch ist die Drehstellung der Schaltwelle 2 und damit die Schaltstellung der daran befestigten Schaltkontakte in der Schaltendstellung EIN gesichert. Über das Ruf bcigciricuc 5 hält die so vsrrisgslis Schallwelle 2 auch den Federträger 4 gegen Drehung fest Der Mitnehmer 27 an der dem Knickgestänge 12 zugeordneten Kurbel 25 liegt im Bereich des in der Zeichnung unteren Endes des Schlitzes 29 in der Kurbelstange 30 der Auslösevorrichtung 23. Entsprechend der kräftefreien Lage der Antriebswelle 1 ist das Kurbelgestänge 28 der Auslösevorrichtung 23 in seiner in der Zeichnung oberen Stellung gehalten. Das Knickgestänge U ist durchgeknickt und spannungsfrei. Die Mitnehmerelemente 43 und 44 der Antriebswelle 1 liegen kräftefrei in unmittelbarer Nachbarschaft der Enden 35 und 36 der Verdrehungsfeder 3, die in der Einbau-Vorspannung zwischen den Lagerteilen 33 und 34 des Federträgers 4 gehalten ist

Wird nun, wie F i g. 3 veranschaulicht die Antriebswelle 1 in Richtung auf die Schaltendstellung AUS gedreht, so hebt das Mitnehmerelement 44 von dem Ende 36 der Verdrehungsfeder 3 ab, welches jedoch seine Lage infolge der Abstützung am Lagerteil 34 des Federträgers 3 zunächst nicht ändert Gleichzeitig nimmt das Mitnehmereiement 43, welches ebenfalls mi' der Antriebswelle 1 gleichsinnig wie das Mitnehmerelement 44 gedreht wird, das gegenüberliegende Ende 35 der Verdrehungsfeder 3 mit und hebt dieses vom Lagerteil 33 des Federträgers 4 ab, so daß die Verdrehungsfeder 3 ober die Einbau-Vorspannung hinaus zusätzliche Spannung erhält Gleichzeitig senkt der Kurbelzapfen 31 des Kurbelgestänges 28 der Auslösevorrichtung 23 die Kurbelstange 30 ab, so daß der Mitnehmer 27 im Schlitz 29 der Kurbelstange 30 nach oben gleitet während das Knickgestänge 12 unverändert in seiner verrasteten Stellung stehenbleibt und die Schaltwelle 2 und damit auch den Federträger 4 festhält Das mit der Riegelstange 13 am Kurbelzapfen 15 des Federträgers 4 angreifende Knickgestänge 11 bleibt daher ebenfalls unbeweglich in seiner durchgeknickten kräftefreien Stellung.

In der Darstellung gemäß F i g. 3 ist die Kurbelstange 30 des Kurbelgestänges 28 der Auslösevorrichtung 23 so weit abgesenkt worden, daß soeben der Mitnehmer 27 an der Kurbel 25 des Knickgestänges 12 am oberen Ende des Schlitzes 29 der Kurbelstange 30 anschlägt, die Auslösevorrichtung 23 also ihren der Länge des Schlitzes 29 entsprechenden Togang durchlaufen hat Unmittelbar darauf nimmt das in der Zeichnung obere Ende des Schlitzes 29 den Mitnehmer 27 in der Zeichnung nach unten mit, und dreht damit die Kurbel

25 des Knickgestänges 12 in der gewählten Darstellung entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß das Knickgestänge 12 aus seiner verrasteten Stellung ausgehoben wird und unter Verringerung des Winkels zwischen der Knickstange 18 und der Riegelstange 14 in die kräftefreie Stellung einknickt. Hierdurch wird die Schaltwelle 2 frei für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn, und damit auch der über das Kurbelgestänge 5 mit der Schaltwelle 2 verbundene Federträger 4 frei für eine Drehung in derselben Richtung. Unter der erhöhten Spannung der Verdrehfeder 3 wirkt über deren Ende 36 eine entsprechende Kraft auf das Lagerteil 34 des Federträgers 4, so daß die Verdrehungsfeder 3 das Lagerteil 34 und damit den Federträger 4 bei Freigabe der Verriegelung durch das Knickgestänge 12 entgegen dem Uhrzeigersinn mitnimmt und hierbei über das Kurbelgetriebe 5 auch die Schaltwelle 2 entsprechend in Richtung auf die Schaltendstellung AUS verdreht. Durch diese Drehbewegung des Federträgers 4 holt das gegenüberliegende Lagerteil 33 das vorn Mitnehnierelement 43 der Antriebswelle 1 abgehobene Ende 35 der Verdrehungsfeder 3 wieder ein, so daß die Verdrehungsfeder 3 lediglich bis auf die Einbau-Vorspannung entspannen kann. Der Kraftschluß zwischen der Antriebswelle 1 und dem Federträger 4 über die Verdrehungsfeder 3 hat somit bei der der Einbau-Vorspannung entsprechenden Spannung der Verdrehungsfeder 3 ein Minimum, und mit dieser Kraft nimmt die Antriebswelle 1 den Federträger 4 und damit auch die Schaltwelle 2 sicher mit bis die Schaltendstellung AUS erreicht ist

Durch geeignete Wahl des Obersetzungsverhältnisses im Bereich des Kurbelgetriebes 5, jedoch auch durch geeignete Wahl des Auslösepunktes etwa durch Bemessung der Länge des Schlitzes 29 der Kurbelstange 30 können für den Beginn der Ausschaltbewegung größere Kräfte über die Verdrehungsfeder 3 auf die Schaltwelle 2 aufgebracht werden, als umgekehrt zu Beginn der Einschaltbewegung. Dies ist vorteilhaft weil die Schaltkontakte am Beginn der Ausschaltbewegung bis zur Kontakttrennung schnell beschleunigt werden müssen, obwohl die Kräfte der zusammenwirkenden Kontaktstücke überwunJ-in werden müssen, so daß zu Beginn der Ausschaltbewegung größere Kräfte auf die Schaltwelle 2 aufgebracht werden sollten.

Die auf die vorstehend erläuterte Weise erreichte Schaltendstellung AUS ist in F i g. 4 veranschaulicht In dieser achsparallelen Ansicht liegen die Mitnehmerelemente 43 und 44 der Antriebswelle 1 wieder fluchtend mit den Lagerteilen 33 und 34 des Federträgers 4, so daß die Verdrehungsfeder 3 wieder die Einbau-Vorspannung besitzt Das Knickgestänge 12 ist voll durchgeknickt während das Knickgestänge U durch Mitnahme der Riegelstange 13 am Kurbelzapfen 15 des Federträgers 4 während der Schaltbewegung in die Schaltendstellung AUS in die verrastete Stellung überführt worden ist und so den Federträger 4 und damit über das Kurbelgetriebe 5 auch die Schaltwelle 2 gegen eine Drehung im Uhrzeigersinn verriegelt

Wird nunmehr, wie in Fig.5 veranschaulicht ist die Antriebswelle 1 im Uhrzeigersinn in Richtung auf die Schaltendstellung EIN gedreht so hebt nunmehr das Mitnehmerelement 43 der Antriebswelle 1 vom benachbarten Ende 35 der Verdrehungsfeder 3 ab, während das gegenüberliegende Mitnehmerelement 34 das zugeordnete Ende 36 der Verdrehungsfeder 3? von dem Lagerteil 34 abhebt und so weitere Spanpung in die Verdrehungsfeder 3 einführt Gleichzeitig bewegt der Kurbelzapfen 31 die Kurbelstange 30 in der gewählten Darstellung nach außen, so daß deren Außenkante 32 sich dem Mitnehmer 26 der Kurbel 24 des Knickgestänges 11 nähert, während zugleich der Mitnehmer 27 an s der Kurbel 23 des Knickgestänges 12 durch die Aufwärtsbewegung des Schlitzes 29 im Schlitz 29 der Kurbelstange 30 nach unten gleitet, ohne daß sich jedoch die Knickstange 18 und die Riegelstange 14 des Knickgestänges 12 noch bewegen, da das Knickgestänge 12 im wesentlichen kräftefrei durch die vom verrasteten Knickgestänge 11 über den Federträger 4 und das Kurbelgetriebe 5 festgehaltene Schaltwelle 2 nicht dreht und über den Kurbelzapfen 16 das Knickgestänge 12 unbeweglich hält.

Sobald die Außenkante 32 der Kurbelstange 30 den Mitnehmer der Kurbel 24 des Knickgestänges 11 in Richtung des in Fig.5 eingezeichneten Pfeiles mitnimmt wird das Knickgestänge 11 in seine durchgeknickte Auslösestellung überführt, so daß die gespannte Verdrehungsfeder 3 den Federträger 4 nachriehen kann und damit über das Kurbelgetriebe 5 die Schaltwelle entsprechend gedreht wird. Analog der weiter oben im Zusammenhang mit der Überführung in die Schaltendstellung AUS gegebenen Erläuterungen nimmt damit die Antriebswelle 1 den Federträger 4 und damit die Schaltwelle 2 kraftschlüssig mit, und werden die Schaltkontakte in die Schaltendstellung EIN gedrückt, in der wiederum die Verriegelung über das Knickgestänge 12 erfolgt und die Stellung der Sprungantriebsvorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2 erneut erreicht ist. Sollte diese Einschaltbewegung beispielsweise auf einen bestehenden Kurzschluß erfolgen, so daß die Schaltkontakte und damit die Schaltwelle 2 wieder zurück in Richtung auf die Schaltendstellung AUS beschleunigt werden, so werden diese Beschleunigungskräfte sofort mit der der Vorspannung der Verdrehungsfeder 3 entsprechenden Kraft aufgefangen und drückte die Antriebswelle 1 mit dieser Kraft die Schaltkontakte in die Schaltendstellung EIN, in der die Verrastung über das Knickgestänge 12 erfolgt

Eine mögliche andere Bauform einer erfindungsgemäßen Sprungantriebsvorrichtung ist beboielhaft in Fig.6 veranschaulicht in der entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 bis 5 bezeichnet sind, jedoch mit dem zusätzlichen Index »a«. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der Bauform gemäß den F i g. 1 bis 5 und derjenigen gemäß F i g. 6 besteht darin, daß die Schaltwelle 2a und die Antriebswelle la nicht nur achsparallel, sondern koaxial

so liegen, wobei die Schaltwelle 2a die Antriebswelle la konzentrisch umgibt Auf der Schaltwelle 2a ist wiederum der Federträger 4a mit der Verdrehungsfeder 3a gelagert wobei zwischen der Schaltwelle 2a und dem Federträger 4a entweder eine mechanische drehfeste Verbindung oder eine einstückige Bauweise vorgesehen sind. Die Verdrehungsfeder 3a ist wiederum am Federträger 4a zwischen Lagerteilen 33a und 34a mit ihren Enden 35a und 36a gehalten, und an der dem jeweiligen Lagerteil 33a und 34a entsprechenden Seite des zugeordneten Endes 35a und 36a der Verdrehungsfeder 3a ist je ein Mitnehmerelement 43a und 44a der Antriebswelle la angeordnet welches bei entsprechender Drehung der Antriebswelle 1 das Ende 35a oder 36a der Verdrehungsfeder 3a vom zugehörigen Lagerteil 33a oder 34a abheben und die Verdrehungsfeder 3a so weiter vorspannen kann. Hierzu durchgreifen die Mitnehmerelemente 43a und 44a in Form von Mitnehmerzapfen Durchbrüche 50a und 51a in der

Schallwelle 2u, wobei die Durchbrüche 50a und 51a als langluchartige Umfangsausnehmungen ausgebildet sind, welche eine Relativbewegung der Mitnehmerelemente 43a und 44_a gegenüber der Schaltwelle 2a in den beiden vorgesehenen Drehrichtungen gestatten. Da die Mitnehmerelemente 43a und 44a starr an der Antriebswelle 1 befestigt sind und somit stets synchron drehen, können auch die Durchbrüche 50a und 51a in gleicher Umfangserstreckung und Winkellage ausgebildet werden, derart, daß die Durchbrüche 50a und 51a sich ausgehend von der veranschaulichten Mittelstellung der Mitnehmerelemente 43a und 44a in der Darstellung gemäß F i g. 6 gleich weit zu beiden Seiten der Mitnehmerelemente 43a und 44a über etwas mehr als die Hälfte des Außenumfanges der Schaltwelle 2

erstrecken.

An gerätefesten Abstützungen 9a sind wiederum Knickgestänge 11a und 12a einer Verriegelungsvorrichtung 10a befestigt, die jedoch beide am Federträger 4a angreif-sn Eine nicht näher dargestellte Auslösevorrichtung kann ebenfalls über Durchbrüche der als Hohlwelle ausgebildeten Schaltwelle 2 mit der Anfiebswslle 1 verbunden werden, damit entsprechend den Erläuterungen zu den F i g. 1 bis 5 die alternierende Auslösung der Knickgestänge Ha und 12a im Zuge der Drehbewegung der Antriebswelle la erfolgen kann.

Die Arbeitsweise der Sprungantriebsvorrichtung gemäß Fig.6 entspricht in offensichtlicher Weise derjenigen gemäß den F i g. 1 bis 5, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden braucht.

Hierzu'6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   J. Sprungantriebsvorrichtung for ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Mittelspannungs-Lasttrennscbalter, mit einer über ihre gegenüberliegenden Enden abgestützten Verdrehungsfeder zwischen einer die Schaltkräfte einleitenden Antriebswelle und einer mit den beweglichen Schaltkontakten verbundenen Schaltwelle, wobei an der Antriebswelle angeordnete Mftnehmerelemente bei der Antriebsbewegung der Antriebswelle ein Ende der Verdrehungsfeder in eine der beiden Antriebsrichtungen mitnehmen, und mit einer gerätefest abgestützten Verriegelungsvorrichtung ts für die Schaltwelle in jeder Schaltendstellung gegen Mitnahme durch die Verdrehungsfeder, sowie mit einer Auslösevorrichtung, welche die Verriegelungsvorrichtung im Zuge der Antriebsbewegung löst, bevor die Antriebswelle einen dem Schaltwinkel entsprechenden Drehwinkel zurückgelegt hat, wobei die Vt.drehungsfeder an einem Federträger unter Vorspannung eingebaut und an ihren Enden am Federträger entgegen der jeweiligen Vorspannrichtung abgestützt ist, dadurch gekenn- 2s zeichnet, daß der Federträger (4; 4a) als ein zwischen seinen die Enden (35, 36; 36a, 36a) der Verdrehungsfeder (3; Za) abstutzenden Lagerteilen (33,34; 33a, 3Aa) starres Bauteil ausgebildet ist, daß die Enden (35,36; 35a, 36a;der Verdrehungsfeder (3; 3a; an den Lagerteilen (33, 34; 33a, 34a; des Federträgers IA; 4a) fan Vorspannrichtung frei beweglich genalten sind, und daß die Mitnehmerelemente (43,44;43a, 44a„der Ar.nebswelle (I; ta)das bei der Antriebsbeweg&jtg jeweils mitgenommene Ende (35,36; 35a 36a;der Vertl ihungsfeder (3; 3a; von dem zugeordneten Lagerteil (33, 34; 33a, 34a) aus seiner Abstützung des Federträgers (4; 4a) ausheben.
2. 2. Sprungantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehungsfeder (3; 3a; als Schraubenfeder ausgebildet ist
3. 3. Sprungantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Federträger (4;4a;die Antriebswelle (1; la;koaxial nach Art einer von den übrigen Bauteilen separaten Nabe umgibt
4. 4. Sprungantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche t bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Lageneile (33,34; 33a. 34a;des Federträgers (4; 4a; als radial vorstehende Haltezapfen ausgebildet sind.
5. 5. Sprungantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis <i. dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerelemente (43,44; 43a, 44a; der Antriebswelle (Ij \a)als radial bis in den Bereich der Enden (35, 36; 35a. 36a; der Verdrehungsfeder (3; 3a; gusragende Mitnehmerzapfen ausgebildet sind.
6. 6. Sprungantriebsvorrichtung nach einem der Anspruch« 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (2a) koaxial zur Antriebswelle (la; und zum Federträger (4a; an der Schaltwelle (2a) ausgebildet bzw. auf dieser befestigt ist.
7. 7. Sprungantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (2a; als Hohlwelle ausgebildet ist und die Antriebswelle (ia) umgibt.
8. 8. Sprunganiriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerelemente (43a, 44a; der Antriebswelle [Xa) umfangsseitige Durchbrüche (50a, 51a; der Schaltwelle (2a) durchgreif ea
9. 9. Sprungantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (2) achsenversetzt zur Antriebswelle (1) und zum Federträger (4) angeordnet und mit dem Federträger (4) zwangläufig getriebeverbunden ist
10. 10. Sprungantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwindungen (37,38; 37a, 38a; der als Schraubenfeder ausgebildeten Verdrehungsfeder (3; 3ajwenigstens annähernd spielfrei an Auflageschultern (40, 41; 40a, 41a;des Federträgers (4; 4a; anliegen.
11. 11. Sprungantrieb^vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (39; 39a; im Mittelbereich der als Schraubenfeder ausgebildeten Verdrehungsfeder (3; 3a; Abstand von der Oberfläche (42; *2a) des Federträgers (4j 4a;besitzen.