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Dokumentenidentifikation DE19925537C2 03.01.2002
Titel Sprungantrieb für elektrische Schaltgeräte
Anmelder Felten & Guilleaume AG, 51063 Köln, DE
Erfinder Dirks, Rolf, 47877 Willich, DE;
Kreller, Sabine, 47918 Tönisvorst, DE;
Tisch, Udo, 47807 Krefeld, DE
DE-Anmeldedatum 04.06.1999
DE-Aktenzeichen 19925537
Offenlegungstag 21.12.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2002
IPC-Hauptklasse H01H 33/40
IPC-Nebenklasse H01H 3/30   H01H 3/32   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Sprungantrieb für elektrische Schaltgeräte, insbesondere für Mittelspannungsschaltanlagen.

Elektrische Schaltgeräte, insbesondere Lasttrennschalter, benötigen im allgemeinen einen mittelbar wirkenden Antrieb, um sicherzustellen, daß die Schaltungen unabhängig von der Bedienperson immer mit gleicher und ausreichender Geschwindigkeit erfolgen. Zu diesen mittelbaren Antrieben zählen die Sprungantriebe, mit deren Hilfe über einen aufgeladenen Energiespeicher das sprunghafte Schalten erfolgt.

Eine Sprungantriebsvorrichtung zum sprunghaften Einschalten eines elektrischen Schaltgerätes mit einem Feder-Energiespeicher (Antriebsfeder), der in Verbindung mit einer Antriebswelle gespannt wird und nach seiner Entklinkung durch Überschreitung einer Totpunktstellung auf die Schalterwelle einwirkt, ist aus der DE 28 50 761 C3 bekannt. Diese Sprungantriebsvorrichtung weist eine drehfest mit der Antriebswelle verbundene Betätigungs- und Spannscheibe für einen in einer im wesentlichen quer zur Antriebswelle gegebenen Ebene angeordnete Antriebsfeder und ein drehbeweglich an der Antriebswelle gelagertes und an die Antriebsfeder antriebswellenseitig angelenktes Übertragungsglied auf. Dieses wiederum ist über ein Verbindungsgestänge mit der Schalterwelle des Schaltgerätes verbunden. Bei einer Betätigung der Antriebswelle durch eine Bedienperson und einer damit verbundenen Energieaufnahme und Spannung sowie Lageveränderung der Antriebswelle bis zur Überschreitung deren Totpunktstellung wird deren Federkraft sprungartig, also mit hoher Geschwindigkeit, freigesetzt und wirkt über das Übertragungsglied und das Verbindungsgestänge auf die Schalterwelle des Schaltgerätes ein. Die Betätigungs- und Spannscheibe wirkt dabei mit dem die Antriebsfeder mit dem Übertragungsglied verbindenden Gelenkbolzen zusammen und weist einen kreissektorförmigen Ausschnitt zur Ausbildung einer in ihrer Länge begrenzten Bewegungsbahn und von Mitnahmeflanken für diesen und damit auch für das Übertragungselement und die Antriebsfeder auf.

Bei einer Ausschaltung des Schaltgerätes und auch bei einer Einschaltung durch eine Betätigung der Antriebswelle wird die Betätigungsscheibe unter Mitnahme des Gelenkbolzens ebenfalls gedreht und vollzieht bis zum Erreichen des Totpunktes eine Zwangsbewegung unter Energieaufnahme in die Antriebsfeder. Nach Überschreitung des Totpunktes entspannt sich die Antriebsfeder unter Freisetzung von Federenergie sprungartig und unabhängig vom Wirken der Bedienperson, so daß in Abhängigkeit von der konstruktiven Auslegung des Schalters stets die gleiche Schaltenergie und auch Schaltgeschwindigkeit zur Verfügung stehen und das Öffnen und Schließen der Kontakte des Schalters letztlich unabhängig von subjektiven Einflüssen durch die Bedienperson erfolgen.

Nachteilig bei diesem Antrieb ist, daß bei der Betätigung der Antriebswelle in die Ausschaltrichtung Versager auftreten können und die Antriebsfeder wohl über den Totpunkt und hinter diesem in eine stabile Position gelangen kann, jedoch ohne daß die Kontakte getrennt werden, da die für das Trennen der Kontakte erforderliche Schaltenergie, insbesondere bei einer höheren Kurzschlußleistung mit entsprechend höheren Kontaktkräften oder bei längere Zeit nicht ausreichend gewarteten Schaltern, aus der Antriebsfeder nicht zur Verfügung steht, aufbringbar ist. Obwohl die erreichte Position stabil ist, befindet sich der Sprungantrieb nicht in seiner definierten Endstellung für eine vollzogene Ausschaltung. Bei Unachtsamkeit durch die Bedienperson, d. h. bei Beibehaltung dieser Position, bleibt der Schalter somit geschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sprungantrieb für elektrische Schhaltgeräte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, daß beim Ausschalten des Schaltgerätes die erforderliche Ausschaltkraft zur Überwindung der Kontaktkräfte zuverlässig aufgebracht und übertragen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Sprungantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem im wesentlichen eine Antriebswelle mit einer drehfest an dieser angeordneten Betätigungsscheibe für eine Antriebsfeder und einem drehbeweglich an dieser Antriebswelle gelagerten und an der Antriebsfeder angelenkten Übertragungsglied, das über ein Verbindungsgestänge auf die Schalterwelle wirkt, aufweisenden Sprungantrieb zwischen dem Übertragungsglied und dem Verbindungsgestänge eine an einem der beiden Sprungantriebsteile angeordnete Druckfeder vorgesehen ist, die bei einer Ausschaltbewegung nach Überschreitung der Totpunktstellung der Antriebsfeder mit dem jeweils anderen Sprungantriebsteil in Wirkverbindung tritt.

Diese Druckfeder legt sich im Falle des Versagens des Sprungantriebs bei einer Ausschaltung, also bei einer Bewegung der Antriebsfeder in die Ausschaltrichtung über den Totpunkt hinaus in eine Ruheposition ohne Trennung der Schaltkontakte an das jeweils andere Sprungantriebsteil an, wird unter Energieaufnahme zusammengedrückt wird und dreht in Folge das Übertragungsglied und die Antriebsfeder unter Energieabgabe zurück, so daß die Ruheposition nicht stabil und damit deutlich ist, daß eine Kontakttrennung und Ausschaltung nicht stattgefunden hat. Wird die Antriebswelle von Hand daraufhin wieder oder überhaupt weiter in Ausschaltrichtung betätigt, wird die Druckfeder völlig zusammengedrückt, und überträgt im weiteren Verlauf die von Hand aufgebrachten Kräfte, bis die erhöhten Kontaktkräfte überwunden sind und die Trennung der Schaltkontakte erfolgt ist. Nach der Überwindung der Kontaktkräfte entspannt sich die Druckfeder und bewirkt dadurch eine Erhöhung der Kontakt-Trenngeschwindigkeit. Durch die Anordnung der Druckfeder wird stets eine eindeutige Drehstellung der Antriebswelle und Position der Betätigungseinrichtung sichergestellt und der Bedienperson angezeigt, ob die Trennung der Schalterkontakte vollzogen ist oder nicht. Weiterhin bleibt ein einfacher Aufbau des Sprungantriebs erhalten.

Die Druckfeder ist vorzugsweise am Übertragungsglied angeordnet und für einen Eingriff mit dem Verbindungsgestänge an einer zu diesem ausgerichteten Federführungsstange gehaltert. Dabei kann das Verbindungsgestänge antriebswellenseitig über einen Gelenkbolzen an einem drehbar an der Antriebswelle gelagerten Antriebshebel angelenkt sein. Dieser Antriebshebel dient dann als Widerlager für die Druckfeder.

Die Betätigungsscheibe weist in vorteilhafter und bekannter Weise eine kreisringförmige Ausnehmung zur Ausbildung einer Bewegungsbahn und von Mitnahmeflanken für einen die Antriebsfeder mit dem Übertragungsglied verbindenden Gelenkbolzen auf.

Auch das Übertragungsglied weist eine solche Ausnehmung für den das Verbindungsgestänge mit dem Antriebshebel gelenkig verbindenden Gelenkbolzen auf. Dadurch kann auf einfache Weise, eine Antriebsbewegung des Übertragungsgliedes, verursacht durch freigesetzte Federenergie, auf das Verbindungsgestänge erfolgen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die zugehörigen Figuren zeigen teilweise schematisch:

Fig. 1: einen Sprungantrieb in der Einschaltstellung und

Fig. 2: den Sprungantrieb in einer Auslösestellung für die Ausschaltung.

Der in Fig. 1 dargestellte Sprungantrieb für ein Schaltgerät weist eine Antriebswelle 1 und eine drehfest mit dieser verbundene Betätigungsscheibe 2 mit einer kreisringförmigen Ausnehmung 3 mit zwei Mitnahmeflanken 4 für einen Gelenkbolzen 5 auf, der an einer senkrecht zur Antriebswelle 1 an einer Federführungsstange 6 angeordneten Antriebsfeder 7 und einem drehbeweglich an der Antriebswelle 1 gelagerten Übertragungsglied 8 angeordnet ist, das über ein Verbindungsgestänge 9 mit der nicht dargestellten Schalterwelle des Schaltgerätes in Wirkverbindung steht. Die Antriebsfeder 5 ist auf ihrer der Antriebswelle 1 abgewandten Seite an einem Widerlager 10 abgestützt, das eine Ausnehmung 11 für die Federführungsstange 6 aufweist. Das als Doppelhebel ausgebildete Übertragungsglied 8 ist ebenfalls mit einer kreisringförmigen Ausnehmung 12 zur Ausbildung einer Bewegungsbahn und von Mitnahmeflanken 13 für einen Gelenkbolzen 14 versehen, über den das Verbindungsgestänge 9 an einem an der Antriebswelle 1 drehbar gelagerten Antriebshebel 15 angelenkt ist. Am Übertragungsglied 8 ist eine Halterung 16 für einen gleitbar angeordneten Federführungsstab 17 befestigt, an dem eine Druckfeder 18 angeordnet ist. Die Halterung 16 ist dabei so ausgebildet, daß der Federführungsstab 17 tangential zur Ausnehmung 12 angeordnet und mit dem Antriebshebel 15 in Eingriff bringbar ist.

Bei einer Drehung der Betätigungsscheibe 2 und damit der Antriebswelle 1 im Gegenuhrzeigersinn in die Ausschaltrichtung wird der an der Mitnahmeflanke 4 anliegende Gelenkbolzen 5 mitgenommen. Dabei werden die Antriebsfeder 7 unter Lageveränderung gespannt, wobei die Federführungsstange 6 durch die Ausnehmung 11 geschoben wird, und das Übertragungsglied mit gedreht. Bei Überschreitung der Totpunktstellung T entspannt sich die Antriebsfeder 7 sprungartig, wobei das Übertragungsglied 8 mitgerissen wird und mit einer Mitnahmeflanke 13 auf den Gelenkbolzen 14 stößt und über diesen und das angelenkte Verbindungsgestänge 9 die Trennung der Schalterkontakte und damit die Ausschaltung bewirkt.

Ist bei diesem Schaltvorgang die zum Trennen der Schalterkontakte erforderliche Losbrech- oder Trennkraft jedoch größer als die, die von der Schaltfeder beim Freisetzen der Schaltenergie aufgebracht werden kann, gelangt das Übertragungsglied 8 mit der Druckfeder 18 an den Antriebshebel 15 und wird komprimiert und drückt in Folge das Übertragungsglied 8 mit der Antriebsfeder 7 zurück. In diesem Fall betätigt die Bedienperson noch einmal die Antriebswelle 1, so, daß die Druckfeder 18 vollständig komprimiert und "auf Block" an den Antriebshebel 15 gedrückt und der Ausschaltvorgang mit Unterstützung der Bedienperson ausgelöst wird, wobei sich bei Überwindung der erforderlichen Losbrechkraft die Antriebsfeder 7 und die Druckfeder 18 entspannen und für eine hohe Schaltgeschwindigkeit sorgen. In Fig. 2 ist die Stellung des Sprungantriebs gezeigt, in der die Druckfeder 18 "auf Block" am Antriebshebel 15 anliegt. Bezugszeichenliste 1 Antriebswelle

2 Betätigungsscheibe

3 Ausnehmung

4 Mitnahmeflanke

5 Gelenkbolzen

6 Federführungsstange

7 Antriebsstange

8 Übertragungsglied

9 Verbindungsgestänge

10 Widerlager

11 Ausnehmung

12 Ausnehmung

13 Mitnahmeflanke

14 Gelenkbolzen

15 Antriebshebel

16 Halterung

17 Federführungsstab

18 Druckfeder


Anspruch[de]
  1. 1. Sprungantrieb für elektrische Schaltgeräte mit einer Antriebswelle (1) und einer drehfest mit dieser verbundenen Betätigungsscheibe für eine im wesentlichen quer zur Antriebswelle (1) angeordnete Antriebsfeder (7), einem drehbeweglich an der Antriebswelle (1) gelagerten und an der Antriebsfeder (7) angelenkten Übertragungsglied (8), das über ein Verbindungsgestänge (9) mit der Schalterwelle des Schaltgerätes in Wirkverbindung steht, wobei die Federenergie der Antriebsfeder (7) bei einer Betätigung der Antriebswelle (1) über eine Totpunktstellung (T) hinaus sprungartig freisetzbar ist und vermittels des Übertragungsgliedes (8) und des Verbindungsgestänges (9) auf die Schalterwelle (1) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Übertragungsglied (8) und dem Verbindungsgestänge (9) eine an einem dieser beiden Sprungantriebsteile angeordnete und nach Überschreitung der Totpunktstellung (T) mit dem jeweils anderen Sprungantriebsteil in Wirkverbindung tretende Druckfeder (18) angeordnet ist.
  2. 2. Sprungantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (18) an einem am Übertragungsglied (8) angeordneten Federführungsstab (17) gehaltert ist.
  3. 3. Sprungantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (1) ein mit dem Verbindungsgestänge (9) vermittels eines Gelenkbolzens (5) gelenkig verbundener Antriebshebel (15) drehbar gelagert ist, mit dem die Druckfeder (18) in Eingriff bringbar ist.
  4. 4. Sprungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsscheibe (2) eine kreisringförmige Ausnehmung (3) zur Ausbildung einer Bewegungsbahn und von Mitnahmeflanken (4) für einen Gelenkbolzen (5) aufweist, der die Antriebsfeder (7) an das Übertragungsglied (8) koppelt.
  5. 5. Sprungantrieb nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (8) eine kreisringförmige Ausnehmung (12) zur Ausbildung einer Bewegungsbahn und von Mitnahmeflanken (13) für einen Gelenkbolzen (14) aufweist, über den das Verbindungsgestänge (9) mit dem Übertragungsglied (8) in Wirkverbindung steht.






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