DE3233412C2

DE3233412C2 - Federkraftantrieb für einen elektrischen Hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE3233412C2
Application number: DE19823233412
Authority: DE
Inventors: Theo 6450 Hanau Peitz
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1982-09-09
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3233412A1; CH659344A5

Abstract

Ein Federkraftantrieb für einen elektrischen Hochspannungsschalter besitzt eine Einschaltfeder (38), die die Schalterwelle (10) und damit die Schaltkontakte des Hochspannungsschalters beim Einschalten antreibt und eine Ausschaltfeder (48), die die Schalterwelle (10) beim Ausschaltvorgang antreibt. Der Ein- und der Ausschaltfeder ist eine erste bzw. zweite Verriegelung zugeordnet, welche die beiden Federn jeweils im gespannten Zustand festhalten und beim Ein- bzw. beim Ausschaltvorgang freigegeben werden. Auf der Schalterwelle (10) sind zwei Hebel (28, 30) drehbar, bezogen auf die Welle und zueinander gelagert, von denen der eine mit der Einschaltfeder (38) und der andere mit der Ausschaltfeder (48) verbunden ist. Ferner ist ein Mitnehmer (14, 16) mit der Schalterwelle (10) starr gekuppelt und bei einer Schalthandlung gelangen die Hebel mit dem Mitnehmer in Eingriff, derart, daß beim Einschalten nach Entriegelung die erste Verriegelung (60) der Einschaltfeder die gespannte Einschaltfeder freigegeben wird, so daß der Hebel (28) über den Mitnehmer die Schalterwelle betätigt, und daß beim Ausschalten nach Entriegeln der Verriegelung (76) der Ausschaltfeder die gespannte Ausschaltfeder freigegeben wird, so daß der Hebel (30) über den Mitnehmer die Schalterwelle ebenfalls in Ausschaltrichtung tätigt.

Description

mit zwei beim Schalten unabhängig voneinander wirkenden Federn, wobei die eine Feder insoweit geringfügig bei der Federarbeit der anderen mitwirkt als sie die Aus- bzw. Einschaltbewegung dämpft. Die einzelnen Komponenten für die Aus- und Einschaltbewegung sind im wesentlichen gleich ausgebildet, so daß der Fertigungsaufwand relativ gering bleibt.

An sich bekannt ist aus der DE-AS 10 71 195, daß auf der Schalterwelie zwei Hebel gelagert sein können, wobei der eine Hebel mit der Einschaltfeder und der andere Hebel mit der Ausschaltfeder verbunden ist Der eine Hebel ist allerdingt nicht bezüglich der Welle drehbar und außerdem ist für jeden Hebel ein Mitnehmer und eine Verriegelung vorhanden.

Aus der DE-PS 30 36 670 ist ein Antrieb mit zwei Hebeln und zwei Federn bekannt Während bei der erfindungsgemäßen Anordnung beide Federn mit ihrem einen Ende an einer ortsfesten Abstützung anlegen, befindet sich bei der bekannten Anordnung eine Feder zwischen den beiden Hebeln. Damit ist eine im wesentlichen vollständige Unabhängigkeit der beiden Federn voneinander nicht gegeben.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahingehen, daß die erste und zweite Verriegelung durch je einen Kniegelenkhebelmechanismus gebildet sind, der zusammen mit der zugehörigen Feder verriegelt ist, über eine Totpunktlage in eine zweite stabile Lage, in der die Federkraft der zugehörigen Feder freigegeben ist, verbracht wird. Diese beiden Knicgelenkhebelmechanismen können gleich ausgebildet sein, weswegen sich der Fertigungsaufwand verringert

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitehansicht einer Ein-Ausschaltfederkombination gemäß der Erfindung, teilweise geschnitten.

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß der F i g. 2 und

F i g. 3 eine Schnittansicht eines Details.

Der Antrieb gemäß den F i g. 1 bis 3, der als Federspeicheranirieb für Schalter, insbesondere für Lastschalter gedacht ist, wirkt auf eine Schalterwelle 10. Mit dieser Schalterwelle 10 wird ein in der Zeichnung nicht näher dargestellter beweglicher Schaltkontakt betätigt. Mu der Schalterwelle verbunden über eine Kerb- oder Keilverzahnung 12 ist ein Mitnehmer 14, der scheibenartig ausgeoildet ist und an einer Stelle an seinem Umfang einen radial vorspringenden Mitnehmerhaken 16 aufweist, der. wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, L-förmig ausgeformt ist, wobei der Haken selbst parallel zur Schaltwellenachse verläuft. Auf einem Zapfen 18, der an der Schalterwelle 10 angeformt ist und in Verlängerung der Keilverzahnung 12 verläuft, sind zwr;i Scheiben 20 und 22 drehbar gelagert und mit einem Sicherungsring 24, L· B= Seeger-Ring, am Zapfen 18 gegen axiales Verschieben gehalten. Der Außendurchmesser des Zapfens 18 ist kleiner als der Außendurchmesser der Keilverzahnung 12, so daß am Übergang eine Stufung 26 gebildet ist; die beiden Scheiben 20 und 22 liegen dann zwischen dem Sicherungsring 24 und der Stufung 26 fest. Beide Scheiben sind auch gegeneinander verdrehbar.

Wie in F i g. 2 ersichtlich, ist an jeder Scheibe 20 bzw. 22 ein Hebel 28 bzw. 30 angeformt, wobei der Hebel 28 als erster Hebel und der Hebel 30 als zweiter Hebel bezeichnet wird. Mittels einer Achse 32 ist an dem ersten Hebel 28 eine Stange 34 angelenkt an deren anderem Ende eine Auflagerung 36 für eine oder mehrere Druckfedern (nur eine ist gezeichnet) 38 angebracht ist. In Abstand zu dem Auflageelement 36 befindet sich ein ortsfestes Auflageeiement 40, gegen das sich das andere Ende der Druckfeder 38 bzw. die anderen Enden der Druckfedern 38 abstützen. Zur Führung jeder Druckfeder ist eine Führungsstange 42 vorgesehen, die die Druckfeder, die als Schraubenfeder ausgebildet ist, im Inneren durchdringt Wie im übrigen die Druckfedern geführt sind und an den Auflageelementen aufgelagert sind, ist für die Erfindung nicht von Bedeutung.

An dem zweiten Hebel 30 ist eine Stange 44 mittels einer Achse 46 angelenkt, an deren freiem Ende in gleicher Weise wie bei der Stange 34 einr Druckfeder oder mehrere Druckfedern 48 und mittels je einer Führungsstange 52 geführt ist bzw. sind. Die Führungsstangen 42 und 50 sind teleskopartig aus einem 7· ünderteilstück 41 bzw. 51 und einem ins innere dieses A₃ ünderieilstückcs einfahrbaren Stangenelement 43 bzw. 54 gebildet wobei das Zylinderteilstück 51 an einem Aufleger 50 angebracht ist an dem sich auch die Feder 48 abstützt. In gleicher Weise ist das Zylinderteilstück 41 am Auflager 40 angebracht Beide Auflager 40 und 50 sind mittels einer Achse 45 bzw. 55 drehbar an einer Gehäuseplatte 70 angelenkt (siehe auch weiter unten).

An dem der Feder 38 benachbartem Fnde der Stange 34 ist ein Zapfen 56 vorgesehen, an dem eine Lasche 58 einer ersten Kniegelenkhebelverriegelung 60 angelenkt ist. Das andere Ende der Lasche 58 ist mittels einer weiteren Achse 62 mit einer zweiten Lasche 64 verbunden, welche an ihrem freien Ende mittels einer weiteren

J5 Achse 66 ortsfest an einer Gehäuseplatte 70 angebracht ist.

Eine ähnliche Verriegelung ist auch der Feder 48 bzw. der Stange 44 zugeordnet: die zweite Veniegeling 76 ist aus zwei Laschen 74 und 78 gebildet, welche beiden Laschen mittels einer Achse 80 gelenkig miteinander und mittels einer weiteren Achse 72 an der Stange 44 und einer weiteren Achse 82 an der Gehäuseplatte 70 angelenkt sind.

Die Antriebsvorrichtung bzw. der Antrieb besitzt ferner eine schräg zu den Stangen 34 und 44 verlaufende Steuerstange 84. die an ihren freien Enden zwei in Richtung der Steuerstange verlaufende Langlöcher 86 bzw. 88 aufweist, in denen die Achsen 62 bzw. 80 geführt sind. Zwischen den Langlöchern 86 und 88 und quer dazu verlaufend, besitzt die Stange ein weiteres Langloch 90, in das ein Zapfen 92 eines Exzentergliedes 94 eingreift, welches Exzenterglied von einer Getriebeanordnung 96. d'" lediglich als Kasten dargestellt ist, angetrieben wird, und zwar derart, daß der Zapfen 92 aus der in der F i g. 2 dargestellte,· Stellung über 150° im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Die Begrenzung der Bewegung des Exzentergliedes 94 ist durch im Getriebe % vorgesehene Anschläge gebildet.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun wie folgt:

Die F i g. 2 zeigt die Anordnung in der Einschaltstellung. Hierbei ist die als Einschaltfeder dienende Druckfeder 38 gespannt und die beiden Laschen £8 und 64 sind so einander zugeordnet, daß sie einen stumpfen Winkel miteinander bilden, der hin zur gegenüberliegenden Stange 44 geöffnet ist Die ferste Verriegelung 60 befindet sich in einer die Einschaltstellung bzw. die Spannung der Feder 33 haltenden und verriegelnden Lage, Die Verriegelung 60 bildet zusammen mit der Feder 38 eine

erste stabile Lage.

Die zweite Verriegelung 76 ist entriegelt, wobei die beiden Laschen 74 und 78 einen spitzen Winkel zueinander einnehmen, dessen Spitze zu der gegenüberliegenden Stange 34 hin gerichtet ist. Zusammen mit der Feder 48 befindet sich die zweite Verriegelungseinrichtung oder zweite Verriegelung 76 ebenfalls in einer stabilen Lage. Wenn das Getriebe 96 betätigt wird, wird der in dem Langloch 90 gleitende Zapfen 92 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß die Stange bzw. Steuerstange 84 in Pfeilrichtung F, bewegt wird. Dabei drückt das Ende des Langloches 88, also das innen gelegene Ende gegen den Zapfen 80; die Achse 82 verbleibt ortsfest und dadurch bewegt sich die Achse 72 in Pfeilrichtung F₂. Die Führung dieser Bewegung der Achse 72 wird durch die is Stange 44, die Teleskopanordnung 54 und 52 und das Auflager 50 bewirkt, wobei sich diese letztgenannten Teile bei Verdrehung des Hebels 30 um die Achse 55 entsprechend der kreisförmigen Bewegungsbahn der Achse 46 verdrehen können. Damit der Kniehebelme· chanismus nicht über seine Totpunktlage nach außen schnappt, ist jeweils ein ortsfestes Anschlagstück 100 vorgesehen, gegen das sich der Kniehcbclmechanismus anlegt. Dadurch bewegt sich die Stange 44 in Pfeilrichtung f.· nach unten, der Hebel 30 wird entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und die Feder 48 gespannt. Dabei verbleibt die Achse 62 immer noch in der Fig. 2 dargestellten stabilen Lage. Bei weiterem Bewegen der Steuerstange in Pfeilrichtung Fi gelangt das Ende des Langloches 86 gegen den Zapfen 62, so daß der Zapfen 62 aus der in Fig. 2 dargestellten Lage mit seiner Mittelachse die Verbindungslinie zwischen der Mittelachse der Achsen 66 und 56 erreicht und überschreitet; sowie das letztere der Fall ist, wird die Verriegelung entriegelt und — da das Langloch 86 eine freie Bewegung der Achse 62 zuläßt — die Verriegelung in ihre zweite siäbi-Ie Lage verbracht, wobei der Hebel 28 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird, gegen den Mitnehmerzapfen oder Haken 16 anschlägt und auf diese Weise die Schaltcrwelle 10 in die Einschaltstellung verbringt. Die Feder 38 hai sich dabei entspannt, wogegen die Feder 48 gespannt zuvor gespannt worden ist. Die Bewegung des Mitnehmers 14 dauert so lange, bis der Haken 16 gegen den Hebel 30 anschlägt. Bei weiterer Bewegung der Steuerstange in Pfeilrichtung Fi wird die zweite Verriegelung in eine Lage gebracht, die der Lage der ersten Verriegelung, wie sie in der F i g. 2 dargestellt ist. entspricht: die zweite Verriegelung ist so angeordnet, daß die beiden Laschen eine stumpfen Winkel miteinander bilden, der hin zu der gegenüberliegenden ersten Verriegelungseinrichtung geöffnet ist.

Die Ausschaltbewegung erfolgt umgekehrt: die Steuerstange 84 wird entgegen der Richtung Fi bewegt wobei die erste Verriegelung 60, d. h. die jetzt geknickten bzw. abgeknickten Laschen wieder in Flucht verbracht werden. Sobald das in der Zeichnung untere Ende des Langloches gegen die Achse 80 zum Anliegen kommt und die Steuerstange weiterbewegt wird, wird die zweite Verriegelung aus ihrer ersten stabilen Lage über die Totpunktlage, die wieder durch die Verbindungslinie der beiden Mittellinien der Achsen 82 und 72 gebildet ist. gedruckt bzw. bewegt, wodurch die Energie der Feder 48 freigegeben und die Federstange 44 nach oben, also entgegen der Pfeiirichtung F₂ bewegt wird; der Hebel 30 bewegt sich in Uhrzeigerrichtung, schlägt auf den Mitnehmerhaken 16 auf und verdreht damit den Mitnehmer 14 so lange, bis der Mitnehmerhaken 16 gegen den Hebel 28 anschlägt Je nach Bemessung besteht dabei die Möglichkeit, daß die Ausschaltfeder die Einschaltbewegung noch geringfügig mit dämpft; natürlich kann auch die Einschaltfeder zusätzlich zur Dämpfung der Ausschaltbewegung benutzt werden.

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45 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Federkraftantrieb für einen elektrischen Hochspannungsschalter, mit einer Einschaltfeder, die die Schalterwelle und damit die Schaltkontakte des Hochspannungsschalters beim Einschalten antreibt, mit einer Ausschaltfeder, die die Schalterwelle beim Ausschaltvorgang antreibt, wobei beide Federn unabhängig voneinander gespannt werden, und mit einer ersten, der Einschaltfeder zugeordneten und einer zweiten, der Ausschaltfeder zugeordneten Verriegelung, welche die beiden Federn jeweils im gespannten Zustand festhalten und die beim Ein- bzw. beim Ausschaltvorgang freigegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schalterwelle (10) zwei Hebel (28, 30) drehbar bezogen auf die Welle und zueinander gelagert sind, von denen der eins· mit der Einschaltfeder (38) und der andere mit dzr Ausschaltfeder (48) verbunden ist, daß ein Mitnehmer (14, 16) mit der Schalterwelle (10) starr gekuppelt ist, und daß die Hebel mit dem Mitnehmer bei einem jeweiligen Schaltvorgang in Eingriff gelangen, derart, daß beim Einschalten nach Entriegelung der ersten Verriegelung (60) der Einschaltfeder die gespannte Einsihaltfeder freigegeben wird, so daß der Hebel (28) über den Mitnehmer die Schalterwelle betätigt, und daß beim Ausschalten nach Entriegeln der Verriegelung (Tb) der Ausschaltfeder die gespannte Ausschaltfeder freigegeben wird, so daß der Hebel (30) über den Mitnehmer die Schalterwelle ebenfalls in / jsschaltrichtung betätigt

2. Antrieb nach Anspruch I, da jrch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Verriegelung (60, 76) durch je einen Kniegelenkhebelmechanismus gebildet sind, der zusammen mit der zugehörigen Feder mittels einer Steuerstange (84) aus einer ersten stabilen Lage, in der die Federkraft der zugehörigen Feder verriegelt ist. über eine Totpunktlage in eine zweite Lage, in der die Federkraft der zugehörigen Feder freigegeben ist, verbracht wird.

3. Antrieb nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß jede Verriegelung (60, 62) jeweils zwei Laschen (58, 64; 74, 78) aufweist, die miteinander gelenkig mittels eines Zapfens (62; 80) verbunden sind, wobei die Steuerstange an den Zapfen zur Entriegelung angreift, und daß jeweils das Ende der einen Lasche (58, 74) gelenkig mit der zugehörigen Feder (38,48) und dem zugehörigen Hebel (28,30) und das freie Ende der anderen Lasche (64,78) ortsfest drehbar festgelegt ist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (84) Z'vei Langlöcher (86. 88) aufweist, in die die Zapfen (62, 80) der ersten bzw. der zweiten Verriegelungen (60,76) eingreifen.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (14) auf der Schalterwelle (10) mittels einer Kerb- oder Keilverzahnung (12) aufgekeilt ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer einen Hiikcn (16) aufweist, der die beiden Hebel (28, 30) übergreift, so daß der eine Hebel den Mitnehmer in die eine und der andere Hebel den Mitnehmer in die andere Richtung verdrehen kann.

Die Erfindung betrifft einen Federkraftantrieb für einen elektrischen Hochspannungsschalter, mit einer Einschaltfeder, die die Schalterwelle und damit die Schaltkontakte des Hochspannungsschalters beim Einschalten antreibt, wobei beide Federn unabhängig voneinander gespannt werden und mit einer Ausschaltfeder, die die Schalterwelle beim Ausschaltvorgang antreibt, und mit einer ersten, der Einschaltfeder zugeordneten unr¹ einer zweiten, der Ausschaltfeder zugeordneten Verriegelung, weiche die beiden Federn jeweils im gespannten Zustand festhalten und die beim Ein- bzw. beim Ausschaltvorgang freigegeben werden.

Federkraftantriebe der eingangs genannten Art sind an sich bekannt. So ist zum Beispiel aus der CH-PS 2 20 843 ein Federspeicherantrieb bekanntgeworden, der zwei Federn aufweist, die als Spiralfedern ausgebildet sind; von diesen beiden Federn dient die eine zur Einschaltung (als Einschaltfeder) und die andere zur Ausschaltung (als Ausschaltfeder) der Schaltkontakte.

Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Einschallfeder die Ausschaltfeder betätigt bzw. umgekehrt.

Eine ähnliche Konstruktion ist auch aus der DE-OS 26 41 885 bekanntgeworden.
Aus der DE-OS 16 15 866 ist ein Federkraftantrieb für einen elektrischen Schalter bekanntgeworden, der eine mit einem ersten Hebel gekoppelte Antriebswelle und eine mit einem zweiten Hebel gekoppelte Schaltwelle aufweist, wobei zwischen den beiden Hebeln Speicherfedern angeordnet sind. Der Antrieb besitzt auch eine Verklinkungsstelle, Jie mit einer Stange entklinkt wird und aufgrund der Speicherfedern wird über die beiden Hebel die Schalthandlung vollendet; beide Hebel wirken zur Erzielung einer Ausschalthandlung miteinander zusammen und eine eigentliche Einschaltfeder und eine Ausschaltfeder ist nicht vorhanden.

Aus der DE-OS 16 95971 ist eine Steuervorrichtung mit zwei Steuerfedern bekanntgeworden, die über verschiedenen Wellen die eigentlichen Auslöser für den elektrischen Schalter ansteuern, wodusxn erst Einschalt- bzw. Ausschaltfedern betätigt werden können.

Ein Federantrieb der eingangs genannten Art ist aus der DE-PS 4 86 605 bekanntgeworden.

Im wesentlichen kann man sagen, daß alle diese Federantriebe vergleichsweise kompliziert sind und viele bewegliche Teile besitzten, wobei der Platzbedarf recht groß ist. Darüber hinaus ist auch eine Abhängigkeit zwischen der Ein- und Ausschaltgeschwindigkeii gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der wenig bewegliche Teile aufweist und nur einen geringen Platzbedarf erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Schalterwelle zwei Hebel drehbar bezogen auf die Welle und zueinander gelagert sind, von denen der eine mit der Einschaltfeder und der andere mit der Ausschaltfeder verbunden ist. daß ein Mitnehmer mit der Schalterwelle starr gekuppelt ist. und daß die Hebel mit dem Mitnehmer bei einem jeweiligen Schaltvorgang in Eingriff gelangen, derart, daß beim Einschalten nach Entriegelung der ersten Verriegelung der Emschaltfcder die gespannte Einschaltfeder freigegeben wird, so daß der Hebel über den Mitnehmer die Schaltcrwcllc betätigt, und daß beim Ausschalten nach Entriegeln der Verriegelung der Ausschaltfeder die gespannte Ausschaltfeder freigegeben wird, so daß der Hebel über den Mitnehmer die Schalterwelle ebenfalls in Ausschaltrichtung betätigt.
Der erfindungsgemäße Federantrieb wird gebildet