DE3710374A1 - Antriebsvorrichtung zur betaetigung wenigstens eines drehbar gelagerten kontaktmessers eines trennschalters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zur Be­ tätigung wenigstens eines drehbar gelagerten Kontaktmes­ sers eines Trennschalters nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Die Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art fin­ det Verwendung bei Drehtrennern, welche ein Kontaktmes­ ser oder mehrere der Anzahl der Phasenleiter entspre­ chende Kontaktmesser aufweisen; durch Verdrehung der Kontaktmesser gelangen diese in Eingriff bzw. außer Eingriff mit einem feststehenden Kontaktstück und ggf. mit einem Erdungskontaktstück, so daß das Kontaktmesser bzw. die Kontaktmesser zwei bzw. drei Stellungen einneh­ men können:

1. Stellung:   Schalter ein,
2. Stellung:   Schalter aus,
3. Stellung:   Schalter geerdet.

Zur Betätigung der Kontaktmesser werden im allgemeinen elektrische Antriebe mit einem Elektromotor und ggf. einem Schwungrad eingesetzt; das Schwungrad dient dazu, eine einmal eingeleitete Drehbewegung bis zum Ende si­ cher durchzuführen, auch dann, wenn während der Schalt­ bewegung des bzw. der Kontaktmesser die Versorgungsspan­ nung für den Motor aus- bzw. abfällt, damit der Trenn­ schalter nicht in einer Zwischenstellung stehen bleibt. Zusätzlich ist noch ein Handantrieb vorgesehen, damit der Trennschalter auch ohne elektrische Versorungsspan­ nung in Ausschaltstellung verbracht werden kann.

Mit einer solchen Antriebsvorrichtung können sowohl SF₆-gasisolierte metallgekapselte Trennschalter als auch Drehtrenner in Freiluftaufstellung betätigt werden, und zwar in einphasiger Ausführung und in dreiphasiger Aus­ führung.

Von wesentlicher Bedeutung ist dabei folgendes:

Der Trennschalter muß in der Einschaltstellung, in der Ausschaltstellung und in der Erdungsstellung jeweils verriegelt sein, sodaß sich die Kontaktmesser nicht un­ beabsichtigt aus der gewünschten Stellung in eine andere Stellung verdrehen können. Wenn sich beispielsweise die Kontaktmesser in Einschaltstellung befinden und sich von alleine aufgrund eines Fehlers in die Ausschaltstellung bewegen, dann würde der Trennschalter unter Last geöff­ net, was zu einer Beschädigung des Trennschalters und zur Unterbrechung der Stromführung führen kann. Umge­ kehrt würde es unter Umständen zu einer großen Gefähr­ dung führen, wenn der Schalter von alleine aus der Aus­ schaltstellung in die Einschaltstellung wandern würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ver­ riegelung in den zwei bzw. drei Schaltstellungen optimal gelöst ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 und 3 zu entnehmen.

Von besonderer Bedeutung bei diesem malteserartig ausge­ bildeten Antrieb ist die Tatsache, daß die Verriegelung in allen Stellungen auf einfache Weise bewirkt wird. Man benötigt lediglich aufeinander angepaßte Kanten an der mit den Kontaktmessern verbundenen Scheibe und an der Doppelhebelanordnung, wobei die einzelnen Kanten gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 je­ weils zwischen bzw. außerhalb der Bereiche liegen, die miteinander formschlüssig zur Verdrehung in Eingriff gelangen.

Die Verriegelung der mit dem Kontaktmesser bzw. den Kon­ taktmessern verbundenen Scheibe und damit die Verriege­ lung der Kontaktmesser wird mit der speziellen Kreisbo­ genform der aneinander anstoßenden Kanten bewirkt, inso­ weit als bei festgehaltener Doppelhebelanordnung sich die Scheibe und damit das bzw. die Kontaktmesser nicht mehr drehen können.

Damit sich die Doppelhebelanordnung nicht drehen kann, befindet sich an dieser eine Verriegelungsscheibe gemäß Anspruch 6, die mit Nasen mit Verriegelungshebeln zusam­ menwirken, die nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 7 ausgebildet und angeordnet sind.

Als Verriegelungseinrichtungen können elektromagnetische Systeme nach Anspruch 8 benutzt werden.

Die Schlitze, in die die Rollen an der Doppelhebelanord­ nung eingreifen, können symmetrisch oder auch unsymme­ trisch sein, wenn sich die Mittelstellung eingestellt hat.

Bei unsymmetrischer Zuordnung können bestimmte Schalt­ winkel eingestellt werden, entsprechend den konstrukti­ ven Erfordernissen an die Kontaktmesser bzw. deren Stel­ lungen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

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

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch denjenigen Be­ reich eines SF₆-gasisolierten elektri­ schen Drehtrenners, in dem der Antrieb für die Kontaktmesser angeordnet ist,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Antrieb gemäß Fig. 1,

Fig. 3 bis 6 unterschiedliche Stellungen des Antriebes bei einer Schaltphase bei der die Kon­ taktmesser aus der Mittelstellung in eine Endstellung gelangen,

Fig. 7 die Antriebsvorrichtung in Mittelstel­ lung,

Fig. 8 bis 11 verschiedene Phasen der Bewegung der An­ triebsvorrichtung.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Drehtrennschalters, der in einer zylinderförmig ausgebildeten Metallkapse­ lung 9 untergebracht ist, deren Mittellinie M-M ist. Die Metallkapselung 9 ist von einer Isolierstoffwelle 11 durchgriffen, die teilweise dargestellt ist und auf der ein Kontaktmesser 12 festgelegt ist. Die Isolierstoff­ welle 11 ist über eine Keilverbindung 13 mit einem La­ gerstück 14 verkeilt, das in einer Bohrung 15 über La­ gerelemente 16 gelagert ist, welche Bohrung 15 sich in­ nerhalb eines an einem Antriebskasten 10 angeformten und radial nach außen vorspringenden Stutzens 17 befindet. Eine derartige Lageranordnung mit dem Stutzen 17, dem Lagerstück 14 und den Lagerelementen 16 befindet sich auch symmetrisch zur Mittellinie M-M auf der gegenüber­ liegenden Seite der Metallkapselung 10, wodurch die Iso­ lierstoffwelle 11 auch auf der anderen Seite gelagert ist. Die drehfeste Verbindung zwischen dem Kontaktmesser 12 und der Isolierstoffwelle 11 erfolgt mittels einer weiteren Keilverbindung 18.

Das aus dem Stutzen 17 herausragende Ende des Lagerstüc­ kes 14 ist mit einer Scheibe 19 verbunden, die ein Teil der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist (siehe auch Fig. 2).

Die Scheibe 19 besitzt zwei radial von ihrem Mittelpunkt M ₁ ausgehende Schlitze 21 und 22, die einen Winkel von 90° zwischen sich nehmen und die nach außen hin offen sind. Der Bereich zwischen den beiden Schlitzen 21 und 22 besitzt eine vom Mittelpunkt M₁ aus gesehen konkav nach außen geöffnete kreisbogenförmige Kante 23. Der Antriebskasten 10 besitzt in einem Abstand zu dem Stut­ zen 17 einen weiteren Stutzen 24, der eine Sacklochboh­ rung 25 aufweist, in daß ein Drehlager 26 eingelassen ist, welches einen Zapfen 27 aufnimmt, der mit einer weiteren Scheibe 28 fest verbunden ist und so der Lager der weiteren Scheibe 28 an der Metallkapselung 10 dient. An der weiteren Scheibe 28 sind zwei Hebel 29 und 30 befestigt, die einen stumpfen Winkel zwischen sich neh­ men und an deren Enden nach oben ragende Rollen 31 und 32 drehbar gelagert sind, deren Durchmesser der Breite der Schlitze 21 und 22 entspricht. Oberhalb der Scheibe 28 befindet sich eine Führungskulisse 55, die mit der Scheibe 28 fest verbunden ist und eine Dreieckform auf­ weist, wobei zwischen den beiden Hebeln und außerhalb der beiden Hebel 29 und 30 jeweils durch Einschnitte 32, 33 und 34 unterbrochene, kreisbogenförmige Kanten 35, 36 und 37 vorgesehen sind, deren gemeinsamer Mittel­ punkt M ₂ der Mittelpunkt des Zapfens 27 ist; der Kreis­ radius der Kante 23 entspricht dann ebenfalls dem Kreis­ radius der drei Kanten 35, 36 und 37.

Nach oben hin setzt sich der Zapfen 27 fort und greift in ein Gehäuse 38 ein, das ein nicht näher dargestelltes Übersetzungsgetriebe aufnimmt und in das eine nicht nä­ her dargestellte Antriebswelle eines Motors 39 ein­ greift. Die Befestigung des Gehäuses 38 am anderen Ende erfolgt mittels eines Pfostens 40 an dem Antriebs­ kasten 10. Oberhalb des Gehäuses 38 befindet sich eine Verriegelungseinrichtung 41, die einen Verriegelungs­ magneten 42 aufweist, der auf eine Betätigungsstange 43 dergestalt einwirkt, daß die Betätigungsstange 43 gemäß Pfeilrichtung P auf- bzw. abbewegbar ist. Mit der Betä­ tigungsstange ist ein Verriegelungshebel 44 gelenkig verbunden, der etwa in seinem mittleren Bereich drehbar an einer mit dem Gehäuse 38 verbundenen festen Achse 45 gelagert ist; dadurch bildet sich ein Doppelarmhebel, dessen eines Ende mit der Betätigungsstange 43 an einem Zapfen 46 gelenkig angeschlossen ist, wogegen das andere Ende des Hebels 44 L-förmig mit einer Nase 47 versehen ist, die hinter eine Verriegelungskante 49 greift, die mit der Scheibe 55 bzw. 28 drehfest verbunden ist. Dabei ist oberhalb des Gehäuses 38 eine Walze 50 vorgesehen, die an ihrem Außenumfang eine Leiste 51 trägt, die nicht ganz 180° an der Walze 50 umgreift und deren radial zu der Walzenaußenkante bzw. Außenfläche verlaufende Kanten die beiden Verriegelungskanten 49 bzw. 48 (auf der ande­ ren Seite) bilden. Man erkennt aus der Fig. 2, daß ins­ gesamt zwei Verriegelungseinrichtungen 41 und 52 vorge­ sehen sind, mit je zwei Verriegelungsmagneten 42 und 53 und je einem Hebel 44 und 54.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 7.

Man erkennt, daß die beiden Schlitze 21 und 22 so ausge­ richtet sind, daß sie annähernd symmetrisch zur Mittel­ achse M ₁ bzw. zur Verbindungslinie der beiden Achsen M ₁ und M ₂ verlaufen; diese Stellung gemäß Fig. 7 ist die zweite, sogenannte Mittelstellung, die z.B. eine Aus­ schaltstellung sein kann. Die Kante 23 bzw. die zwischen den beiden Hebeln 29 und 30 befindliche Kreisbogenkante 35 berühren sich mittig und auf diese Weise wird das Kontaktmesser 12 durch Zusammenwirken der beiden Kanten 23 und 35 in seiner Ausschaltstellung gehalten. Durch eine geeignete Zuordnung der Schlitze zueinander in der Mittelstellung ist es möglich, unterschiedliche Kontakt­ messer in der ersten und dritten Stellung zu erreichen, wenn hierzu ein Bedürfnis besteht.

Wenn das Kontaktmesser 12 in die dritte Stellung, die z.B. eine Erdungsschaltstellung sein kann, verschwenkt werden soll, dann bewegt sich der Antrieb und damit die Scheibe 28 entgegen dem Uhrzeigersinn in Pfeilrichtung P ₁ und dadurch gelangt die Rolle 32 in den Schlitz 21, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, und durch weiteres Ver­ schwenken der Scheibe 19 in Uhrzeigersinn des Kontakt­ messers 12, siehe Fig. 4, gelangt die Scheibe in die dritte Stellung; in der Stellung (s. Fig. 5), in der das Kontaktmesser 12 in Erdungsschaltstellung ist, hat sich die Rolle 32 gerade aus der Öffnung des Schlitzes 21 herausbewegt; gleichzeitig ist die Kante 36 auf eine kreisbogenförmige Kante 61 außerhalb des Schlitzes 21 aufgeglitten, wobei die Kante 61 ebenfalls wie die Kante 23 einen Radius aufweist, welcher seinen Mittelpunkt in dem Mittelpunkt M ₂ aufweist. In der Stellung gemäß Fig. 5 bleibt das Schalt- bzw. Kontaktmesser 12 stehen, und dann, wenn sich die Scheibe 28 weiterdreht, gleitet die Kante 36 vollständig auf die Kante 61 auf, wird sich das Kontaktmesser 12 aus dieser Stellung (Fig. 6) nicht mehr wegdrehen. Man erkennt hierbei, daß zwischen der Mittelachse des Kontaktmessers 12 und der Verbindungsli­ nie der Punkte M ₁-M ₂ ein Winkel eingestellt ist, der geringfügig größer als 90° ist.

Wenn sich die Scheibe im Uhrzeigersinn verdreht, dann erhält man den Bewegungsablauf gemäß den Fig. 8 bis 11, bei dem das Kontaktmesser 12 aus der Mittelstellung, der Ausschaltstellung in die Einschaltstellung verbracht wird. Die Verriegelung in dieser Stelle erfolgt durch das Aufeinandergleiten einer Kante 62 an der Scheibe 19, die der Kante 61 entspricht, mit der Kante 37 an der Scheibe 55.

Die kreisbogenförmigen Kanten bewirken eine Verriegelung der Isolierstoffwelle und damit der Kontaktmesser 12. Die Verriegelung der Antriebswelle bzw. der Doppelhebel­ anordnung erfolgt mittels der Verriegelungsmagnet und der dadurch betätigten Verriegelungshebel in der Mittel­ stellung. Diese Mittelstellung ist in vorliegender Aus­ führung die Ausschaltstellung, und in diese Ausschalt­ stellung wird die gesamte Antriebsmechanik von der Ver­ riegelungsmechanik festgehalten.

Selbstverständlich kann die erste Stellung die Ein­ schaltstellung sein; dort kann sich die Ausschaltstel­ lung befinden, in der die Verriegelungsanordnung die Mechanik festhält, wobei die Mittelstellung die Ein­ schaltstellung ist.

Claims (9)

1. Antriebsvorrichtung zur Betätigung wenigstens eines drehbar gelagerten Kontaktmessers eines Trenn­ schalters, zur Verdrehung des Kontaktmessers aus einer ersten Stellung in eine zweite Mittelstellung und ggf. in eine dritte Stellung und zurück, wobei das Kontakt­ messer bei der Verschwenkung aus der ersten zur zweiten Stellung ca. 90° und aus der ersten in die dritte Stel­ lung ca. 180° überstreicht, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kontaktmesser (12) eine malteserkreuzartig aus­ gebildete Scheibe (19) mit zwei um etwa 90° zueinander verlaufenden Schlitzen (21, 22) verbunden ist, und daß mit einem Antriebsmotor (39) eine Doppelhebelanordnung (29, 30) gekoppelt ist, deren Hebel einen stumpfen Winkel zwischen sich nehmen und von denen beim Verdrehen je einer in einen der Schlitze eingreift und durch Verschwenken um die Antriebsachse die Scheibe und damit das Kontaktmesser mit sich nimmt.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Scheibe (19) zwischen den Schlitzen (21, 22) eine konkave Kreisbogenkante (23) vorgesehen ist, die mit einer konvexen Kreisbogenkante (35) im Bereich zwischen den Hebeln (29, 30) formschlüs­ sig zusammenwirkt und zum Festhalten der Scheibe und damit des Kontaktmessers (12) in der Mittelstellung dient.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Scheibe (19) außerhalb des Bereiches zwischen den Schlitzen (21, 22) und an der Doppelhebelanordnung (29, 30) außerhalb des Bereiches zwischen den Hebeln (29, 30) aneinander angepaßte Kreis­ bogenkanten (61, 62) vorgesehen sind, die das Kontakt­ messer in der ersten und dritten Stellung festhalten.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbogenkan­ ten an der Doppelhebelanordnung (29, 30) auf einem Kreis um die Drehachse (M ₂) der Doppelhebelanordnung liegen, wobei der Radius des Kreises gleich ist dem halben Ab­ stand zwischen der Drehachse (M ₁) des Kontaktmessers und der Drehachse (M ₂) der Doppelhebelanordnung.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den freien Enden der Hebel (29, 30) der Doppelhebelanordnung Rollen (31, 32) angelenkt sind, welche in die Schlitze (21, 22) an der Scheibe (19) eingreifen.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Doppelhe­ belanordnung (29, 30) eine Verriegelungsscheibe (50) verbunden ist, an deren Außenumfang Verriegelungsnasen (48, 49) angeformt sind, die mit Verriegelungshebeln (44, 54) zusammenwirken dergestalt, daß im verriegelten Zustand die Doppelhebelanordnung festgelegt ist.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshebel (44, 54) L-förmig ausgebildet und im Bereich ihrer Mitte drehbar aufgelagert sind, daß der Steg der L-förmigen Verriege­ lungshebel mit den Nasen (48, 49) zusammenwirkt und das andere Ende der Verriegelungshebel (44, 54) mit je einer Verriegelungseinrichtung (41, 52) zusammenwirkt, die die Verriegelungshebel aus einer Stellung, in der die Stege außer Eingriff mit den Nasen, in eine zweite Stellung verbringen, in der die Stege in Eingriff mit den Nasen sind.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (41, 52) ein Elektromagnetsystem ist, dessen Anker mit dem jeweiligen anderen Ende jedes Verriegelungshebels (44, 54) gekuppelt ist.

9. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrich­ tung (41, 52) die Doppelanordnung in der zweiten Mittel­ stellung festhält.