SE449146B

SE449146B - MANOVERDON FOR POWER SWITCH

Info

Publication number: SE449146B
Application number: SE8406647A
Authority: SE
Inventors: O Ekwall; L Skold
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1987-04-06
Also published as: SE8406647L; EP0186171A3; SE8406647D0; EP0186171A2; JPS61161628A

Description

15 20 [U 'Jl 30 449 146 2 tankar, och där manöverdonet, som vanligen utföres i form av ett skåp, pla- ceras bredvid brytaren. En annan olägenhet vid många manöverdon med till- slagsfjädrar av skruvfjädertyp är att en icke oväsentlig energiförlust sker under kraftöverföringen från tillslagsfjädern till brytaren, eftersom fjä- derns linjära rörelse först omvandlas till en roterande rörelse, som sedan återigen omvandlas till en linjär rörelse i brytaren. Vidare måste sådana manöverdon i regel förses med dämpdon för att ta upp kvarvarande rörelse- energi i ändlägena. 15 20 [U 'Jl 30 449 146 2 tanks, and where the actuator, which is usually made in the form of a cabinet, is placed next to the switch. Another disadvantage of many actuators with coil spring-type actuating springs is that a not insignificant energy loss occurs during the power transmission from the actuating spring to the switch, since the linear movement of the spring is first converted into a rotating movement, which is then again converted into a linear movement in the switch. Furthermore, such actuators must as a rule be provided with dampers to absorb residual kinetic energy in the end positions.

Manöverdon med spirallindad plattstång som tillslagsfjäder är i och för sig tidigare kända. Vid ett i tyska utläggningsskriften 1 063 598 beskrivet så- dant don används för kopplingen mellan fjäder och brytare en av en kamskiva och ett flertal axlar och länkar bestående mekanism. Ett sådant utförande kräver stort utrymme.Actuators with spirally wound flat bar as a striking spring are per se previously known. In such a device described in German Offenlegungsschrift 1 063 598, a mechanism consisting of a cam disc and a plurality of shafts and links is used for the coupling between spring and switch. Such a design requires a lot of space.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett fjäder- manöverdon av i ingressen till patentkrav 1 angivet slag som, i synnerhet vid användning för SF6-brytare med jordad metalltankkapsling, kräver mindre utrymme i horisontalplanet än jämförbara tidigare kända utföranden. Detta uppnås enligt uppfinningen med ett manöverdon som har de i patentkraven an- givna kännetecknen. Genom att manöverdonets båda kraftöverförande axlar är anordnade i linje med varandra och försedda med en kopplingsmekanism av i patentkrav 1 angivet slag kan manöverdonet med fördel placeras under bryta- ren, varigenom något särskilt golv- eller markutrymme för manöverdonet inte erfordras.The main object of the present invention is to provide a spring actuator of the type stated in the preamble of claim 1 which, in particular when used for SF6 switches with earthed metal tank housing, requires less space in the horizontal plane than comparable previously known embodiments. This is achieved according to the invention with an actuator which has the features stated in the claims. Because the two power-transmitting shafts of the actuator are arranged in line with each other and provided with a coupling mechanism of the type specified in claim 1, the actuator can advantageously be placed under the switch, whereby no special floor or ground space for the actuator is required.

En synnerligen lämplig utföringsform av uppfinningen kännetecknas av att sàval manöverdonets frånsiagsfjäder som dess tillslagsfjäder är av typen spirallindad plattstång. Med sådana fjädrar får manövsrdcnet ett i förhål- lande till dess manöverenergi synnerligen kompakt utförande.A particularly suitable embodiment of the invention is characterized in that both the actuating spring of the actuator and its impact spring are of the spiral-wound flat bar type. With such springs, the control unit has an extremely compact design in relation to its control energy.

Genom att kraftöverföringen mellan manöverdon och brytare sker genom direkt- koppling utan kedjor o d och med ett minimum av länkförbindningar uppnås att energiförlusterna i överföringen blir små.Because the power transmission between actuators and switches takes place through direct connection without chains, etc. and with a minimum of link connections, it is achieved that the energy losses in the transmission are small.

Uppfinningen skall närmare beskrivas i anslutning till i bifogade ritning visade utföringsexempel, varvid fig 1 visar schematiskt i perspektiv ett enligt uppfinningen utfört manöverdon, 15 20 25 30 3 449 146 fig 2 visar rörelsekurvor för manöverdonets båda kraftöverförande axlar, och fig 3 och 4 visar ett utförande av axlarnas kopplingsmekanism i ändvy i sina två fasta lägen motsvarande brytarens frånläge (fig 3) och brytarens tilläge (fíg H).The invention will be described in more detail in connection with exemplary embodiments shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows diagrammatically in perspective an actuator according to the invention, Fig. 2 shows movement curves for the two power-transmitting shafts of the actuator, and Figs. 3 and 4 show a performing the shaft coupling mechanism in end view in its two fixed positions corresponding to the off position of the switch (Fig. 3) and the position of the switch (Fig. H).

Det i fig 1 visade manöverdonet är inbyggt i ett ej visat mekanismhus och inehåller en frånslagsfjäder 1 och en tillslagsfjäder 2. Båda fjädrarna är av typen spirallindad p1attstång'och utövar vridmoment på var sin axel, näm- ligen en manöveraxel 3 resp en drivaxel 4. Axlarna 3, H är anordnade i linje med varandra, och deras mot varandra vettande ändar är försedda med en kopp- lingsmekanism omfattande ett på drivaxeln fixerat stjärnhjul 6 och en på manöveraxeln 3 fixerad tvåarmad medbringare 5. Medbringarens 5 ena arm 51 uppbär en medbringarspärr 53 som samverkar med stjärnhjulet 6, medan den andra armen 52 är anordnad att samverka med ett frånspärrdon 7.The actuator shown in Fig. 1 is built into a mechanism housing (not shown) and contains a disconnecting spring 1 and an actuating spring 2. Both springs are of the spiral-wound plate rod type and exert torque on each shaft, namely an operating shaft 3 and a drive shaft 4, respectively. The shafts 3, H are arranged in line with each other, and their ends facing each other are provided with a coupling mechanism comprising a star wheel 6 fixed to the drive shaft and a two-armed carrier 5 fixed to the drive shaft 3. One arm 51 of the carrier 5 carries a carrier lock 53 cooperating with the star wheel 6, while the second arm 52 is arranged to cooperate with a locking device 7.

Nanöveraxeln 3 är via en hävarm 31 och en ej visad länk kopplad till bryta- ren. Vid tillslagen brytare är frånslagsfjädern 1 spänd och dess axel 3 upp- hakad på frånspärrdonet 7. Detta axelläge, som motsvarar brytarens tilläge, visas i fig 1 med heldragna linjer. Om frånslagsimpuls ges, löses frånspär- ren 7 och frånslagsfjädern vrider axeln 3 så att brytaren går ifrån. Axeln 3 intar därvid det med streckade linjer i fig 1 visade ändläget, vilket allt- så motsvarar brytarens frånläge. Manöveraxeln 3 arbetar således fram och åter mellan de två visade fasta lägena.The nanover shaft 3 is connected to the switch via a lever 31 and a link (not shown). When the switch is switched on, the switch-off spring 1 is tensioned and its shaft 3 is hooked onto the locking device 7. This shaft position, which corresponds to the switch's position, is shown in Fig. 1 with solid lines. If the switch-off impulse is given, the lock-off lock 7 is released and the switch-off spring rotates the shaft 3 so that the switch goes away. The shaft 3 then assumes the end position shown in broken lines in Fig. 1, which thus corresponds to the off position of the switch. The operating shaft 3 thus works back and forth between the two fixed positions shown.

Tillslagsfjädern 2 har sin inre ände fixerad vid drivaxeln H och sin yttre ände vid ett på drivaxeln roterbart organ 21, som lämpligen utgöres av en cylindrisk trumma som omsluter fjädern. Fjädern kan spännas genom att vrida trumman med hjälp av en motor 22 via en transmission 23. Axeln hålls låst av ett tillspärrdon B som hakar upp en av armarna i stjärnhjulet 6. Till- slag av brytaren sker genom att lösa tillspärren 8, varvid en annan av armarna i stjärnhjulet griper tag i medbringarspärren 53 På manöveraxeln 3 och vrider denna en vinkel motsvarande ett steg på stjärnhjulet, vilket mot- svarar hela manöveraxelns rörelse. När medbringararmen 52 har passerat från- spärrdonet 7 frikopplas medbringarspärren 53 av en i mekanismhuset fast an- ordnad frikopplingsklack 9 (fig 4). Manöveraxeln 3 med sin spända frånslags- fjäder 1 intar därvid upphakat läge, och brytaren är redo för ett frånslag. 10 30 449 146 n Onedelbart efter frikopplingen av medbringarspärren 53 hakas nästa arm på~ stjärnhjulet 6 upp på tillspärrdonet 8 och motorn 22 kan på nytt spänna tillslagsfjädern 2.The striking spring 2 has its inner end fixed to the drive shaft H and its outer end to a member 21 rotatable on the drive shaft, which is suitably constituted by a cylindrical drum enclosing the spring. The spring can be tensioned by turning the drum by means of a motor 22 via a transmission 23. The shaft is kept locked by a locking device B which hooks up one of the arms in the star wheel 6. The switch is turned on by loosening the lock 8, whereby another of the arms of the star wheel grips the driver lock 53 on the control shaft 3 and rotates it at an angle corresponding to one step on the star wheel, which corresponds to the entire movement of the control shaft. When the carrier arm 52 has passed the locking device 7, the carrier lock 53 is disengaged by a release lug 9 arranged in the mechanism housing (Fig. 4). The control shaft 3 with its tensioned switch-off spring 1 then assumes a hooked position, and the switch is ready for a switch-off. Immediately after disengagement of the carrier lock 53, the next arm of the star wheel 6 is hooked up to the locking device 8 and the motor 22 can retighten the locking spring 2.

Stjärnhjulet 6 kan ha två, tre, fyra eller fler armar beroende på om manöver- axeln konstruerats för en vridningsvínkel på 1800, 1200, 900 etc.The star wheel 6 can have two, three, four or more arms depending on whether the control shaft is designed for an angle of rotation of 1800, 1200, 900 etc.

För förtydligande av manöverdonets arbetssätt visas i fig 2 rörelsekurvor (vridningsvinkeln d som funktion av tiden t) för manöveraxeln 3 och för stjärnhjulets 6 tre armar 61-63 under tre successiva till- och frånslags- manövrer. Rörelsekurvan för manöveraxeln 3 är ritad med heldragen linje, medan kurvorna för armarna 61, 62 och 63 är ritade med streckad, punkt- streckad respektive dubbelpunktstreckad linje.To clarify the operation of the actuator, Fig. 2 shows movement curves (angle of rotation d as a function of time t) for the actuator shaft 3 and for the three arms 61-63 of the star wheel 6 during three successive on and off operations. The movement curve for the control shaft 3 is drawn with a solid line, while the curves for the arms 61, 62 and 63 are drawn with a dashed, dotted and two-dotted lines, respectively.

Stjärnhjulet 6 har tre fasta lägen per varv, nämligen a = 00, a = 1200 och a = 2400. Vrídníngen sker hela tiden i samma riktning.The star wheel 6 has three fixed positions per revolution, namely a = 00, a = 1200 and a = 2400. The rotation takes place all the time in the same direction.

Pbnöveraxeln 3 har två fasta lägen, nämligen a = uï, vilket motsvarar bry- tarens frânläge, samt u = vilket motsvarar hrytarens tilläge. Manöver- a 2] axeln vrider sig fram och åter mellan dessa båda lägen.The upper shaft 3 has two fixed positions, namely a = uï, which corresponds to the off-position of the switch, and u = which corresponds to the position of the switch. The a 2] shaft rotates back and forth between these two positions.

Vid en tillmanöver löses tillspärren 8 vid tidpunkten tl. Stjärnhjulet 6 börjar då vrida sig och armen 61 kopplar tag í medbríngarspärren 53 vid u : aï- Därefter följs de båda axlarna åt under tillmanövern. Vid u = m3 Zrzkopplas mcdtringfrspärren 53 när den passerar den ovannämnda fasta fri- kopplingsklacken 9. Mnöveraxeln vänder då och hakas upp i vinkelläget a = az (vid tidpunkten tz) medan stjärnhjulet fortsätter och hakas upp í vinkellägct a = 2ü0°, vilket motsvarar 1200 för nästa arm 62. Härefter är donet fritt att göra en frånmanöver (vilket i det visade exemplet sker mel- lan tidpunkterna L3 slagsfjädern, varefter donet är klart för nästa tillmanöver. Denna gång och tu). Dessutom startar drivmctorn och spänner till- är det armen 62 som kopplar tag i medbringarspärren, och förloppet upp- repas.In a maneuver, the latch 8 is released at the time tl. The star wheel 6 then begins to turn and the arm 61 engages the carrier latch 53 at u: aï- Then the two shafts are followed during the maneuver. At u = m3 the mcdring ring latch 53 is engaged when it passes the above-mentioned fixed release clutch lug 9. The maneuvering shaft then turns and hooks up in the angular position a = az (at time tz) while the star wheel continues and hooks up in the angular position a = 2ü0 °, which corresponds to 1200 for the next arm 62. After this, the device is free to make an off-maneuver (which in the example shown takes place between the times L3 the spring, after which the device is ready for the next additional maneuver. This time and tu). In addition, the drive motor starts and tightens, it is the arm 62 which engages the driver lock, and the process is repeated.

Fig 3 och U visar mera detaljerat ett utförande av kopplíngsmekanismen mellan de båda axlarna 3, U, dels då systemet (brytare och manöverdon) står i frånläge (fig 3), dels då systemet står i tilläge (fig U). Vid ut- förandet enligt fig 3 och Å är stjärnhjulet 6 utfört med fyra armar 61-öü,Figs. 3 and U show in more detail an embodiment of the coupling mechanism between the two shafts 3, U, partly when the system (switch and actuator) is in the off position (Fig. 3), partly when the system is in position (Fig. U). In the embodiment according to Figs. 3 and Å, the star wheel 6 is made with four arms 61-öü,

Claims

10 5 449 146 men i övrigt skiljer sig detta utförande inte från det i fig 1 visade. Av de i fig 3 och 4 visade delarna som ingår i kopplingsmekanismen ligger med- bringaren 5 och frånspärren 7 i ett bakre plan, medan stjärnhjulet 6, till- spärren 8 och medbringarspärren 53 ligger i ett främre plan. Spärrdonen 7 och 8 utgöres i det visade exemplet av rullspërrar, som kan lösas av en ej visad frånslags- respektive tillslagsmagnet. Medbringarspär- ren består av två kaskadkopplade rullspärrar 53, 54, som löses då en glid- yta 55 på den mindre spärren 54 går mot den stationärt anordnade frikopp- lingsklacken 9. Pkdbringararmens 52 fria ändparti är försett med en fjäderbelastad spärr- klaff 56, som är så anordnad, att armen 52 kan passera obehindrat förbi frånspärrdonet 7 bakvägen. Var och en av fjädrarna 1 och 2 kan bestå av ett flertal bredvid varandra -anordnade spiralfjäderelement. PATENTKRAV10 5 449 146 but otherwise this embodiment does not differ from that shown in Fig. 1. Of the parts shown in Figs. 3 and 4 which are included in the clutch mechanism, the carrier 5 and the lock-off 7 lie in a rear plane, while the star wheel 6, the lock 8 and the carrier lock 53 lie in a front plane. The blocking devices 7 and 8 in the example shown consist of roller barriers, which can be released by a switch-off and switch-on magnet, not shown. The carrier latch consists of two cascade-coupled roller latches 53, 54, which are released when a sliding surface 55 of the smaller latch 54 abuts the stationary disengaged lug 9. The free end portion of the parking arm arm 52 is provided with a spring-loaded latch 56, which is arranged so that the arm 52 can pass unhindered past the barrier device 7 in the rear path. Each of the springs 1 and 2 may consist of a plurality of coil spring elements arranged next to each other. PATENT REQUIREMENTS

1. Manöverdon för strömbrytare innehållande en frånslagsfjäder (1) som utövar vridmoment på en till brytarens rörliga kontakt kopplad manöveraxel (3), en tillslagsfjäder (2) som utövar vridmoment på en drivaxel (H), ett spänndon (22, 23) för spänning av tillslagsfjädern, ett tillspärrdon (8) för begränsning av drivaxelns (U) vridning vid varje tillslagning och för spärrning av drivaxeln när tillslagsfjädern (2) cpännes, samt en kopplings- anordning (5, 6) för hopkoppling av axlarna i och för tillslagning av bry- taren och samtidig spänning av frånslagsfjädern (1), k ä n n e t e c k - n a t därav, att tillslagsfjädern (2) utgöres av en'omkring drivaxeln (U) anordnad, av plattstång lindad spiralfjäder, att de båda axlarna (3, 4) är anordnade i linje med varandra, och att kopplingsanordningen (5, 6) omfat- tar ett på drivaxeln (U) fixerat stjärnhjul (6) med minst två armar (61, 62), vilka är anordnade att vid tillslagning av brytaren samverka med en på manöveraxeln (3) anordnad medbringarspärr (53), varvid drivaxeln (U) har endast en vridningsriktning, medan manöveraxeln (3) är vridbar fram och åter mellan två fasta lägen, vilka motsvarar brytarens till- och från- läge. 449 146Actuator for switch containing a switch-off spring (1) which exerts torque on an actuating shaft (3) coupled to the movable contact of the switch, an actuating spring (2) which exerts torque on a drive shaft (H), a clamping device (22, 23) for voltage of the actuating spring, a locking device (8) for limiting the rotation of the drive shaft (U) at each actuation and for locking the drive shaft when the actuating spring (2) is tightened, and a coupling device (5, 6) for coupling the shafts in order to engage the switch and simultaneous tension of the switch-off spring (1), characterized in that the switch-on spring (2) consists of a helical spring arranged around the drive shaft (U), that the two shafts (3, 4) are wound by a flat bar arranged in line with each other, and that the coupling device (5, 6) comprises a star wheel (6) fixed to the drive shaft (U) with at least two arms (61, 62), which are arranged to cooperate with one on when the switch is switched on. the control shaft (3) arranged carries latch (53), the drive shaft (U) having only one direction of rotation, while the operating shaft (3) is rotatable back and forth between two fixed positions, which correspond to the on and off position of the switch. 449 146

2. Manöverdon enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att även frânslagsfjädern (1) utgöres av en av plattstång lindad spiralfjäder.Actuator according to Claim 1, characterized in that the impact spring (1) also consists of a coil spring wound by a flat bar.

3. Manöverdon enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att tillslagsfjädern (2) är fixerad med sin inre ände vid drivaxeln (4) och med sin yttre ände vid en omkring drivaxeln roterbar och till spänn- donet (22, 23) kopplad trumma (21).Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the actuating spring (2) is fixed with its inner end at the drive shaft (4) and with its outer end at a rotatable about the drive shaft and to the clamp (22, 23) coupled drum (21).

4. H. Manöverdon enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att kopplingsanordningen (5, 6) omfattar en på manöveraxeln (3) fixerad tvåarmad medbringare (5), vars ena arm (51) uppbär medbringar- spärren (53), och vars andra arm (52) är anordnad att samverka med ett ._ frånspärrdon (7) för spärrning av manöveraxeln (3) i brytarens tilläge.H. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (5, 6) comprises a two-armed carrier (5) fixed to the operating shaft (3), one arm (51) of which carries the carrier lock ( 53), and whose second arm (52) is arranged to cooperate with a.-Locking device (7) for locking the operating shaft (3) in the position of the switch.

5. Manöverdon enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att kopplingsanordningen innefattar ett i manöverdonshuset fast anordnat frikopplingsorgan (9) för utlösning av medbringarspärren (53) och fríkoppling av maröveraxeln (3) från drivaxeln (U) i slutskedet av en tillslagsmanöver.Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device comprises a release means (9) fixedly arranged in the actuator housing for releasing the carrier lock (53) and disengaging the marrow shaft (3) from the drive shaft (U) in the final stage of an impact maneuver.

6. - Manöverdon enligt patentkrav U och 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att frikopplingsorganet (9) är så placerat i förhållande till nämnda från- spärrdon (7), att manöveraxeln (3) i tillslagsmanöverns slutskede föres förbi det mot brytarens tillaga svarande fasta läget innan medbringarspär~ ren (53) ntlöses.Actuator according to claims U and 5, characterized in that the disengagement means (9) is so positioned in relation to said cut-off device (7) that the actuator shaft (3) in the final stage of the switch-on maneuver is passed past the fixed corresponding to the switch of the switch the position before the carrier lock (53) is released.

7. Manöverdon enligt något av patentkraven 4-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att det fria ändpartiet hos den för samverkan med frånspärrdonet (7) anordnade medbringararmen (52) är försett med en fjäderbelastad spärrklaff (56).Actuator according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the free end portion of the carrier arm (52) arranged for co-operation with the locking device (7) is provided with a spring-loaded locking flap (56).