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Spanneinrichtung für die Einschaltfeder des Antriebes von elektrischen Leistungsschaltern - Dokument DE19933637C1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19933637C1 25.01.2001
Titel Spanneinrichtung für die Einschaltfeder des Antriebes von elektrischen Leistungsschaltern
Anmelder NOELL Service und Maschinentechnik GmbH, 30853 Langenhagen, DE
Erfinder Mücksch, Dietmar, 02957 Weißkeißel, DE
DE-Anmeldedatum 17.07.1999
DE-Aktenzeichen 19933637
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 25.01.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.01.2001
IPC-Hauptklasse H01H 33/40
IPC-Nebenklasse H01H 3/30   
Zusammenfassung Bei einer Spanneinrichtung für die Einschaltfeder (8) des Antriebes von elektrischen Leistungsschaltern, bei der die mit einem auf der Einschaltwelle (1) fest angeordneten Exzenter (4) in Verbindung stehende Einschaltfeder (8) nach dem Erreichen der Einschaltstellung durch das letzte, ebenfalls auf der Einschaltwelle (1) angeordnete Stirnrad (9) eines Getriebes spannbar ist, steht das letzte Stirnrad (9) unter Zwischenschaltung einer ausrückbaren Kupplung (10) im wesentlichen nach dem Erreichen der Einschaltstellung mit der Einschaltwelle (1) in Verbindung, während nach dem Spannen der Einschaltfeder (8) das letzte Stirnrad (9) von der Einschaltwelle (1) durch die ausrückbare Kupplung (10) getrennt ist.
Die Erfindung ist auch zum Spannen der Einschaltfeder (8) des Antriebes von Vakuumleistungsschaltern, so auch bei solchen > 36 kV, geeignet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für die Einschaltfeder des Antriebes von elektrischen Leistungsschaltern, bei der die mit einem auf der Einschaltwelle fest angeordneten Exzenter in Verbindung stehende Einschaltfeder nach dem Erreichen der Einschaltstellung durch das letzte, ebenfalls auf der Einschaltwelle angeordnete Stirnrad eines Getriebes spannbar ist, wobei außerdem eine mit einem Einschalthebel in Wirkverbindung stehende Kurvenscheibe auf der Einschaltwelle frei angeordnet ist, der eine den Einschaltvorgang auslösender Anschlag zugeordnet ist.

Eine derartige Spanneinrichtung für die Einschaltfeder von Antriebseinrichtungen für elektrische Leistungsschalter, insbesondere Vakuumleistungsschalter, geht hinsichtlich des Spannens der mit einem auf der Einschaltwelle frei angeordneten Exzenter in Verbindung stehende Einschaltfeder nach deren Erreichen der Einschaltstellung durch das letzte, ebenfalls auf der Einschaltwelle angeordnete Stirnrad eines Getriebes, beispielsweise aus der DE 44 13 191 C1, hervor. Bei dieser Spanneinrichtung ist eine mit einem Einschalthebel in Wirkverbindung stehende Kurvenscheibe sowie ein den Einschaltvorgang auslösender Anschlag in Form einer Klinke fest auf der Einschaltwelle angeordnet. Auf dieser ist das letzte Stirnrad des Getriebes über ein Freilauflager derart vorgesehen, daß bei Beginn des Spannens der Einschaltfeder die Einschaltwelle und damit der fest auf dieser angeordnete Exzenter über das Freilauflager durch das letzte Stirnrad mitgenommen wird. Während des Einschaltvorgangs wird das letzte Stirnrad jedoch durch das Freilauflager in seiner Lage arretiert.

Durch diese Spanneinrichtung für das Spannen der Einschaltfeder wird erreicht, daß das Getriebe, das ein mehrstufiges Stirnradgetriebe ist, ohne Leerlauf arbeitet und eine Rücklaufsperre für den auf der Einstellwelle angeordneten Exzenter entfällt. Dieser Spanneinrichtung haftet jedoch unabhängig hiervon der Nachteil an, daß das letzte Stirnrad und damit das Getriebe aber auch eine für den Antrieb vorgesehene Handkurbel nicht beliebig nachlaufen bzw. weitergedreht werden können, so daß nicht nur eine Drehumkehr des durch einen Elektromotor betätigten Getriebes nicht auszuschließen ist, sondern auch ein erhöhter Verschleiß des Getriebes bei einem unsachgemäßen Betätigen mittels Handkurbel auftritt. Nachteilig bei dieser Spanneinrichtung ist weiterhin die Notwendigkeit eines Freilauflagers, da dieses einen größeren Aufwand erfordert und somit die Spanneinrichtung kostenungünstig gestaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die nicht nur ohne Freilauflager arbeitet, sondern durch die gleichzeitig auch erreicht wird, daß das letzte Stirnrad und damit das Getriebe, aber auch die Handkurbel, beliebig nachlaufen bzw. weitergedreht werden können, ohne daß eine Drehumkehr des durch einen Elektromotor betätigten Getriebes erfolgt und ohne daß ein erhöhter Verschleiß des Getriebes bei einer unsachgemäßen Betätigung mittels Handkurbel auftritt.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß das letzte Stirnrad unter Zwischenschaltung einer ausrückbaren Kupplung im wesentlichen nach dem Erreichen der Einschaltstellung mit der Einschaltwelle in Verbindung steht, während nach dem Spannen der Einschaltfeder das letzte Stirnrad von der Einschaltwelle durch die ausrückbare Kupplung getrennt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der ausrückbaren Kupplung ist das letzte Stirnrad des Getriebes drehbar konzentrisch auf einer außerhalb des letzten Strinrades, eine Scheibe besitzenden Lagerhülse, angeordnet, die ihrerseits axial verschiebbar mit der Einschaltwelle verbunden ist. Dabei ist zur formschlüssigen Verbindung des letzten Stirnrades mit der Lagerhülse über Kupplungsflächen ein drehbar angeordnetes keilförmige Flächen besitzendes, die Lagerhülse axial in Richtung des letzten Stirnrades verschiebendes Hebelsystem vorgesehen, das durch ein auf der Scheibe der Lagerhülse vorgesehenes, axial verschiebbares Druckelement in eine die Kupplung der Lagerhülse mit dem letzten Stirnrad herbeiführende Strecklage bringbar ist. Durch eine auf der Einschaltwelle frei angeordnete Kurvenplatte sind das Hebelsystem und damit die keilförmigen Flächen aus dem Wirkungsbereich der Lagerhülse herausschwenkbar, was mit einer Entkopplung der Lagerhülse vom letzten Stirnrad verbunden ist.

Während die Druckelemente vorteilhafterweise als Stift, Rolle oder als Kugellager ausgebildet sein können, kann die axiale Verschiebung der Lagerhülse auf der Einschaltwelle beispielsweise über linear angeordnete Kugeln oder aber über eine Führung mittels einer Keilverbindung erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Hebelsystem aus zwei diametral und drehbar, vorzugsweise in der Rückwand des Antriebsgehäuses angeordneten, radial in Richtung der Einschaltwelle bewegbaren Hebeln, die die keilförmigen Flächen besitzen und über Drehpunkte mit einem Kniehebelsystem in Verbindung stehen. Dabei ist im Drehpunkt des Kniehebelsystems das durch die Kurvenplatte sich anhebende Druckelement vorgesehen, und einer der beiden Hebel des Kniehebelsystems besitzt an seiner freien Stirnseite eine Auflauffläche, über die beim Auflaufen des auf der Scheibe der Lagerhülse vorgesehenen Druckelements das Kniehebelsystem in Strecklage bringbar ist, so daß die Kopplung zwischen der Lagerhülse und somit der Einschaltwelle und dem letzten Stirnrad hergestellt ist.

Um die formschlüssige Verbindung zwischen dem letzten Stirnrad und der Lagerhülse zu gewährleisten, können die Kupplungsflächen des letzten Stirnrades und der Lagerhülse beispielsweise Aufrauhungen oder Zähne besitzen. Die Verbindung zwischen dem letzten Stirnrad und der Lagerhülse kann aber auch eine kraftschlüssige Verbindung sein.

Während der den Einschaltvorgang auslösende Anschlag bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Spanneinrichtung mit der Kurvenscheibe in Verbindung steht, so daß eine getrennte Anordnung des Anschlages auf der Einschaltwelle entfällt, ist die Einschaltwelle in der Vorder- und in der Rückwand des Antriebsgehäuses gelagert. Das drehbar konstruierte, auf der Lagerhülse angeordnete letzte Stirnrad kann auch axial verschiebbar auf der Lagerhülse angeordnet sein. Dabei ist dann das letzte Stirnrad durch die Kurvenscheibe begrenzt.

Selbstverständlich werden die durch die Erfindung beabsichtigten Wirkungen unabhängig von der Ausbildung des elektrischen Leistungsschalters erzielt, also auch bei Vakuumleistungsschaltern, so auch bei solchen > 36 kV.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 den Schnitt einer Spanneinrichtung für die Einschaltfeder des Antriebes von elektrischen Leistungsschaltern,

Fig. 2 die Vorderansicht der Spanneinrichtung nach Fig. 1 in einer Stellung, die dem eingeschaltetem Zustand des Leistungsschalters entspricht,

Fig. 3 die Vorderansicht der Spanneinrichtung nach Fig. 1 während des Spannens der Einschaltfeder und

Fig. 4 die Vorderansicht der Spanneinrichtung nach Fig. 1 in einer Stellung, die dem ausgeschalteten Zustand des Leistungsschalters entspricht.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Spanneinrichtung ist auf einer Einschaltwelle 1, die in der Vorderwand 2 und der Rückwand 3 des Antriebsgehäuses gelagert ist, nicht nur ein Exzenter 4, sondern auch eine mit einem nicht weiter gezeigten Einschalthebel in Wirkverbindung stehende Kurvenscheibe 5 und eine Kurvenplatte 6 fest angeordnet. Dabei ist an der Kurvenscheibe 5 ein den Einschaltvorgang nach seiner Freigabe auslösender Anschlag 7 angeordnet. Mit dem Exzenter 4 steht die Einschaltfeder 8 in Verbindung, die nach dem Erreichen der Einschaltstellung des Leistungsschalters, der auch ein Vakuumschalter sein kann, spannbar ist. Herbeigeführt wird das Spannen der Einschaltfeder 8 durch das ebenfalls auf der Einschaltwelle 1 angeordnete letzte Stirnrad 9 eines Getriebes. Dabei steht das letzte Stirnrad 9 nach dem Erreichen der Einschaltstellung über eine ausrückbare Kupplung 10 mit der Einschaltwelle 1 in Verbindung, während nach dem Spannen der Einchaltfeder 8 das letzte Stirnrad 9 von der Einschaltwelle 1 durch die ausrückbare Kupplung 10 getrennt ist.

Die ausrückbare Kupplung 10 ist dadurch gebildet, daß das letzte Stirnrad 9 konzentrisch und dabei drehbar auf einer mit der Einschaltwelle 1 axial verschiebbar verbundenen Lagerhülse 11 angeordnet ist. Die axiale Verschiebung der Lagerhülse 11 auf der Einschaltwelle 1 wird durch linear angeordnete Kugeln 12 ermöglicht. Die Kopplung des letzten Stirnrades 9 mit der Lagerhülse 11 erfolgt über Kupplungsflächen 13, 14 in Form von Zähnen, von denen die eine Kupplungsfläche dem letzten Stirnrad 9 und die andere einer Scheibe 15 zugeordnet ist, die mit der Lagerhülse 11 verbunden ist. Um über diese Kupplungsflächen 13, 14 eine formschlüssige Verbindung des letzten Stirnrades 9 mit der Lagerhülse 11 zu erreichen, ist zwischen der Rückwand 3 und der Scheibe 15 und somit der Lagerhülse 11 ein drehbar angeordnetes Hebelsystem 16 vorgesehen, das im einzelnen aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht. Dieses Hebelsystem 16 ist drehbar in der Rückwand 3 gelagert und besitzt keilförmige Flächen 17, 18, über die bei ihrer radialen Bewegung in Richtung Einschaltwelle die Lagerhülse 11 axial in Richtung des letzten Stirnrades 9 verschiebbar ist. Während durch ein auf der Scheibe 15 vorgesehenes, axial verschiebbares Druckelement 19, das ein Stift sein kann, das Hebelsystem 16 in eine die Kopplung der Lagerhülse 11 mit dem letzten Stirnrad 9 herbeiführende Strecklage bringbar ist, wie sie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, sind das Hebelsystem 16 und damit die keilförmigen Flächen 17, 18 durch die Kurvenplatte 6 und zwar über ein Druckelement 20, das auch wieder ein Stift sein kann, aus dem Wirkungsbereich der Lagerhülse 11 herausschwenkbar, was aus Fig. 4 ersichtlich ist. Damit ist die Lagerhülse 11 vom letzten Stirnrad 9 entkoppelt.

Wie die Fig. 2 bis 3 zeigen, besteht das in der Rückwand 3 des Antriebsgehäuses drehbar angeordnete Hebelsystem 16 aus zwei diametral angeordneten Hebeln 21, 22. Diese stehen über die Drehpunkte 23, 24 mit der Rückwand 3 - Fig. 1 - drehbar in Verbindung und sind radial in Richtung der Einschaltwelle 1 bewegbar. Jeder dieser Hebel 21, 22 besitzt eine keilförmige Fläche 17, 18 und ist über jeweils einen weiteren Drehpunkt 25, 26 mit einem Kniehebelsystem 27 verbunden. Während im Drehpunkt 28 des Kniehebelsystems 27 das durch die Kurvenplatte 6 anhebende Druckelement 20 vorgesehen ist, besitzt der eine Hebel 29 der Hebel 29, 30 des Kniehebelsystems 27 an seiner freien Stirnseite 31 eine Auflauffläche 32, über die beim Auflaufen des auf die Scheibe 15 vorgesehenen Druckelementes 19 das Kniehebelsystem 27 in Strecklage bringbar ist.

Die Fig. 2 zeigt die Spanneinrichtung für die Einschaltfeder 8, die mit dem Exzenter 4 in Verbindung steht, in einer Lage, die sie nach dem Einschalten des Leistungsschalters einnimmt. Dabei ist die Einschaltfeder 8 entspannt und zieht den Exzenter 4 nach unten, so daß ein Drehen der Einschaltwelle 1 in Richtung des Pfeiles 33 erfolgt. Die Einschaltwelle 1 nimmt die Lagerhülse 11 - Fig. 1 - und somit deren Scheibe 15 mit. Das Druckelement 19 der Scheibe 15 läuft auf die Auflauffläche 32 des Hebels 29 auf, so daß die Hebel 29, 30 des Kniehebelsystems 27 in Strecklage gebracht werden. Die mit den Hebeln 29, 30 des Kniehebelsystems 27 über die Drehpunkte 25, 26 in Verbindung stehenden, diametral und drehbar angeordneten Hebel 21, 22 werden dabei über ihre Drehpunkte 23, 24 so gedreht, daß ihre keilförmigen Flächen 17, 18 die Scheibe 15 und damit die Lagerhülse 11 in Richtung des letzten Stirnrades 9 bewegen, so daß das letzte Stirnrad 9 und die Lagerhülse 11 gekoppelt sind und das Spannen der Einschaltfeder 9 beginnen kann.

Bei dem aus Fig. 3 ersichtlichen Spannvorgang der Einschaltfeder 8 durch die Spanneinrichtung wird das letzt Stirnrad 9 des Getriebes in Richtung des Pfeiles 34 gebracht. Da dieses mit der Lagerhülse 11 über die Scheibe 15 durch das drehbar angeordnete Hebelsystem 16 gekoppelt ist, wird die Lagerhülse 11 mitgenommen, die ihrerseits die Einschaltwelle 1 mitnimmt. Dadurch wird der Exzenter 4, der mit der Einschaltwelle 1 in Verbindung steht, aber auch die Kurvenplatte 6 mitgedreht. Während ein Spannen der Einschaltfeder 8 erfolgt, bis der Exzenter 4, mit dem die Einschaltfeder 8 verbunden ist, seinen oberen Totpunkt 35 erreicht hat, läuft während des Spannens die Kurvenplatte 6 an das im Drehpunkt 28 des Kniehebelsystems 27 vorgesehene Druckelement 20 an und es kommt bei weiterer Drehung der Einschaltwelle 1 und damit der Kurvenplatte 6 zu einem Anheben des Druckelementes 20, was mit dem Beginn des Entkoppelns des letzten Stirnrades 9 von der Lagerhülse 11 durch das drehbar angeordnete Hebelsystem verbunden ist.

Gemäß Fig. 4, die vom ausgeschalteten Zustand des Leistungsschalters ausgeht, so daß die Einschaltfeder 8 gespannt ist und somit bereit ist, den nächsten Einschaltvorgang durch Freigabe des Anschlages 7 auf der Kurvenscheibe 5 nach Fig. 1 auszulösen, ist ausgehend von der Darstellung in Fig. 3 die Einschaltwelle 1 und damit auch der Exzenter 4 bis über den oberen Totpunkt 35 gebracht worden. Dabei läuft der Anschlag 7 an eine nicht weiter dargestellt Klinke an und verhindert ein Weiterdrehen der Einschaltwelle 1. Zu diesem Zielpunkt ist das Druckelement 20 durch die Kurvenplatte und damit der Drehpunkt 28 des Kniehebelsystems 27 vollständig angehoben, was damit verbunden ist, daß die keilförmigen Flächen 17, 18 der diametral angeordneten Hebel 21, 22 radial nach außen bewegt worden sind. Somit ist das letzte Stirnrad 9 von der Lagerhülse 11 getrennt. Bezugszeichenliste 1 Einschaltwelle

2 Vorderwand

3 Rückwand

4 Exzenter

5 Kurvenscheibe

6 Kurvenplatte

7 Anschlag

8 Einschaltfeder

9 letztes Stirnrad

10 ausrückbare Kupplung

11 Lagerhülse

12 linear angeordnete Kugeln

13 Kupplungsfläche

14 Kupplungsfläche

15 Scheibe

16 drehbar angeordnetes Hebelsystem

17 keilförmige Fläche

18 keilförmige Fläche

19 axial verschiebbares Druckelement

20 Druckelement

21 diametral angeordnete Hebel

22 diametral angeordnete Hebel

23 Drehpunkte

24 Drehpunkte

25 Drehpunkte

26 Drehpunkte

27 Kniehebelsystem

28 Drehpunkt

29 Hebel

30 Hebel

31 freie Stirnseite

32 Auflauffläche

33 Pfeil

34 Pfeil

35 oberer Totpunkt


Anspruch[de]
  1. 1. Spanneinrichtung für die Einschaltfeder (8) des Antriebes von elektrischen Leistungsschaltern, bei der die mit einem auf der Einschaltwelle (1) fest angeordneten Exzenter (4) in Verbindung stehende Einschaltfeder (8) nach dem Erreichen der Einschaltstellung durch das letzte, ebenfalls auf der Einschaltwelle (1) angeordnete Stirnrad (9) eines Getriebes spannbar ist, wobei außerdem eine mit einem Einschalthebel in Wirkverbindung stehende Kurvenscheibe (5) auf der Einschaltwelle (1) fest angeordnet ist, der ein den Einschaltvorgang auslösender Anschlag (7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Stirnrad (9) unter Zwischenschaltung einer ausrückbaren Kupplung (10) im wesentlichen nach dem Erreichen der Einschaltstellung mit der Einschaltwelle (1) in Verbindung steht, während nach dem Spannen der Einschaltfeder (8) das letzte Stirnrad (9) von der Einschaltwelle (1) durch die ausrückbare Kupplung (10) getrennt ist.
  2. 2. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Stirnrad (9) unter Bildung der ausrückbaren Kupplung (10) drehbar konzentrisch auf einer außerhalb des letzten Stirnrades (9) eine Scheibe (15) besitzenden Lagerhülse (11) angeordnet ist, die ihrerseits axial verschiebbar mit der Einschaltwelle (1) verbunden ist, und daß zur formschlüssigen Verbindung des letzten Stirnrades (9) mit der Lagerhülse (11) über Kupplungsflächen (13, 14) ein drehbar angeordnetes, keilförmige Flächen (17, 18) besitzendes, die Lagerhülse (11) axial in Richtung des letzten Stirnrades (9) verschiebbares Hebelsystem (16) vorgesehen ist, daß durch ein auf der Scheibe (15) der Lagerhülse (11) vorgesehenes, axial verschiebbares Druckelement (19) in eine die Kopplung der Lagerhülse (11) mit dem letzten Stirnrad (9) herbeiführende Strecklage bringbar ist, während durch eine auf der Einschaltwelle (1) fest angeordnete Kurvenplatte (6) über ein Druckelement (20) das Hebelsystem (16) und damit die keilförmigen Flächen (17, 18) aus dem Wirkungsbereich der Lagerhülse (11) herausnehmbar ist.
  3. 3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem (16) aus zwei diametral und drehbar, vorzugsweise in der Rückwand (3) des Antriebsgehäuses angeordneten, radial in Richtung der Einschaltwelle (1) bewegbaren Hebeln (21, 22) besteht, die die keilförmigen Flächen (17, 18) besitzen und über Drehpunkte (25, 26) mit einem Kniehebelsystem (27) in Verbindung stehen, wobei im Drehpunkt (28) des Kniehebelsystems (27) das durch die Kurvenplatte (6) anhebende Druckelement (29) vorgesehen ist, und einer der beiden Hebel (29, 30) des Kniehebelsystems (27) an seiner freien Stirnseite (31) eine Auflauffläche (32) besitzt, über die beim Auflaufen des auf der Scheibe (15) der Lagerhülse (11) vorgesehenen Druckelementes (19) das Kniehebelsystem (27) in Strecklage bringbar ist.
  4. 4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur formschlüssigen Verbindung die Kupplungsfläche (13, 14) des letzten Stirnrades (9) und der Lagerhülse (11) strahlenförmige Aufrauhungen oder Zähne besitzen.
  5. 5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (11) über linear angeordnete Kugeln (12) oder über eine Führung mittels einer Keilverbindung auf einer Einschaltwelle (1) angeordnet ist.
  6. 6. Spanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kurvenscheibe (5) der den Einschaltvorgang auslösende Anschlag (7) in Verbindung steht.
  7. 7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltwelle (1) in der Vorder- und in der Rückwand (2, 3) des Antriebsgehäuses gelagert ist.
  8. 8. Spanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Stirnrad (9) axial verschiebbar auf der Lagerhülse (11) angeordnet und durch die Kurvenscheibe (5) begrenzt ist.






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