Beschreibung

Anordnung insbesondere zum Betätigen einer Transportklinke und Spannvorrichtung für einen Federspeicher eines elektri- sehen Schalters mit einer derartigen Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung insbesondere zum Betä ^¬ tigen einer Transportklinke mit einem an einem Tragwerk gehaltenen bewegbaren Betätigungsmittel, das in einer ersten Betätigungsphase entgegen der Kraft einer Rückstellfeder aus einer Ruhestellung in eine Endstellung und in einer zweiten Betätigungsphase unter der Kraft der Rückstellfeder aus der Endstellung zurück in die Ruhestellung überführbar ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Spannvorrichtung für einen Federspeicher eines elektrischen Schalters mit einer derartigen Anordnung.

Eine gattungsgemäße Anordnung ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 756 749 Bl bekannt. - Bei dieser bekannten Anordnung für einen Leistungsschalter ist als Betätigungsmittel ein Spannhebel vorgesehen, an dem eine Transportklinke angelenkt ist. Die Transportklinke dient zum schrittweisen Drehen eines fest auf einer Spannwelle angeordneten Klinken- rades. In einem der Zähne des Klinkenrades ist eine zusätzli ^¬ che Ausnehmung vorgesehen. Diese zusätzliche Ausnehmung stellt sicher, dass bei einem vorgegebenen Spannhub des Spannhebels die Spannwelle nicht um einen der vollen Teilung der Zähne des Klinkenrades entsprechenden Winkel zurückge- dreht werden kann, wenn der Spannhub mit dem Handhebel nicht vollständig ausgeführt wird. Dadurch wird die Spannwelle in einer Stellung festgehalten, in welcher ein Schaltschloss einen gespannten Federspeicher des Leistungsschalters bereits wirksam verklinkt.

Aus der Druckschrift DE 101 20 783 Cl ist bekannt, dass an einem derartigen Schaltschloss für einen Federspeicher ein Anzeigeorgan angekuppelt werden kann. Diese Ankopplung kann so erfolgen, dass kurz vor der wirksamen Verklinkung des gespannten Federspeichers schon anzeigt wird, dass der Feder ^¬ speicher vollständig gespannt ist. Hierbei besteht die Ge ^¬ fahr, dass bei nicht vollständig ausgeführtem Spannhub zwar das Anzeigeorgan einen vollständig gespannten Federspeicher und damit eine Einschaltbereitschaft signalisiert, der Leis ^¬ tungsschalter aber nicht eingeschaltet werden kann.

Ausgehend von einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (EP 0 756 749 Bl) liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Anordnung derart zu gestalten, dass der Bediener des Betätigungsmittels auf eine unvollständig ausgeführte Betätigung des Betätigungsmittels aufmerksam ge ^¬ macht wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Sperrme ^¬ chanismus gelöst, der das Betätigungsmittel während der ers ^¬ ten Betätigungsphase beim Erreichen einer ersten Zwischenstellung in Richtung seiner Ruhestellung blockiert und beim Erreichen einer zweiten Zwischenstellung wieder freigibt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Sperrmechanismus eine Führungsfläche des Betätigungsmit ^¬ tels und ein Klinkenhebel dienen,

- wobei die Führungsfläche einen rückspringenden ersten Ab- schnitt und einen vorspringenden zweiten Abschnitt aufweist

- wobei der Klinkenhebel, um eine ortsfeste Schwenkachse schwenkbar und an einer Totpunktfeder abgestützt ist, und

- wobei der Klinkenhebel einen Arm aufweist, der während der ersten Betätigungsphase beim Erreichen der ersten Zwischen-

Stellung des Betätigungsmittels in die Bewegungsbahn des rückspringenden Abschnitts greift, der beim Erreichen der zweiten Zwischenstellung des Betätigungsmittels durch Gleiten an dem vorspringenden Abschnitt aus der Bewegungsbahn des rückspringenden Abschnitts über den Totpunkt der Totpunktfe ^¬ der hinaus geschwenkt, an einem ersten Anschlag abgestützt ist und der am Ende der zweiten Betätigungsphase durch Glei ^¬ ten an einem zweiten Anschlag erneut über den Totpunkt der Totpunktfeder hinaus geschwenkt, federnd an der Führungsflä- che abgestützt ist.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Betätigungsmittel ein Spannhebel ist, der um ein ortsfes ^¬ tes Schwenklager schwenkbar ist.

Die neue Anordnung ist insbesondere in Spannvorrichtungen für Federspeicher elektrischer Schalter anwendbar, die eine Spannwelle und einen Handantrieb zum Drehen der Spannwelle aufweisen und bei denen der Handantrieb ein fest auf der Spannwelle angeordnetes Klinkenrad und eine zum Drehen des

Klinkenrades federnd gegen das Klinkenrad vorgespannte Trans ^¬ portklinke aufweist.

Die vorliegend Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:

Figur 1 einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Antriebsmechanismus, der eine Spannwelle zum Span ^¬ nen eines Federspeichers aufweist, Figur 2 einen Ausschnitt des Niederspannungs-

Leistungsschalters mit einer Anordnung zum Betäti ^¬ gen einer Transportklinke, die fest auf der Spann ^¬ welle angeordnet ist,

Figur 3 eine Schnittdarstellung des Niederspannungs-

Leistungsschalters mit einem an den Federspeicher gekoppelten beweglichen und mit einem feststehenden Kontakt und Figuren 4 bis 11 die Anordnung zum Betätigen der Transportklinke gemäß der Figur 2 in verschiedenen Phasen ihres Bewegungsablaufes.

Der Niederspannungs-Leistungsschalter 1 gemäß der Figur 1 weist ein aus zwei Halbschalen 2, 3 bestehendes Gehäuse auf, das zur Aufnahme einer Kontaktanordnung dient, wie sie näher in der Figur 3 beschrieben ist. Weiterhin weist der Nie- derspannungs-Leistungsschalter 1 mehrere Lichtbogenlöschkammern 4 und einen an einem Tragwerk 5 abgestützten Antriebsme- chanismus 6 auf, der von einer nicht dargestellten, an der vorderen Halbschale 2 des Gehäuses zu befestigenden Abdeckhau ^¬ be abdeckbar ist.

Das Tragwerk 5, das aus mehreren Tragplatten 7, 8 besteht und das ebenfalls an der vorderen Halbschale 2 des Gehäuses befes ^¬ tigt ist, ist von einer Spannwelle 9 und mehreren Trag- und Abstandsbolzen durchgriffen. Die Tragbolzen 10, 11 dienen dabei zur Befestigung einer in der Figur 3 näher gezeigten HaI- terung 12 eines Federspeichers 13 des Antriebsmechanismus 6.

Gemäß der Figur 2 ist auf der Spannwelle 9 und einem der Trag ^¬ bolzen 10 an einer der Tragplatten 7 eine Spannvorrichtung 14 für den Federspeicher 13 (vgl. Figur 3) angeordnet.

Gemäß der Figur 3 dient der Antriebsmechanismus 6 zur Betäti ^¬ gung eines beweglichen Kontaktes 15, der mehrere in einem schwenkbaren Kontaktträger 16 abgestützte und parallel zueinander angeordnete Kontakthebel 17 (in der Figur ist nur ein Kontakthebel sichtbar) aufweist. Die Kontakthebel 17 sind in bekannter Weise mittels eines Gelenkbolzens 18 in dem Kontakt ^¬ träger 16 schwenkbar angebracht und durch je zwei Kontakt ^¬ kraftfedern 19 vorgespannt. Biegsame Leiter 20 dienen zur Verbindung der Kontakthebel 17 mit einer unteren Anschluss-

Schiene 21. Der dem beweglichen Kontakt 15 der Kontaktanord ^¬ nung zugeordnete feststehende Kontakt 22 ist mit einer oberen Anschluss-Schiene 23 verbunden. Der Antriebsmechanismus 6 weist einen aus einem ersten Koppelgestänge 24 und einem zwei- ten Koppelgestänge 25 sowie einer Schaltwelle 26 bestehenden Antriebsstrang für den beweglichen Kontakt 15 auf. Weiterhin gehören zu dem Antriebsmechanismus 6 der Federspeicher 13 mit ^¬ tels dessen die Energie zum Ein- und Ausschalten des Schal ^¬ ters, d. h. zum Schließen und öffnen der Kontakte 15, 22 spei- cherbar ist, ein Schaltschloss 27 zum Verklinken des Federspeichers 13 in seinem gespannten Zustand und ein Schalt ^¬ schloss 28 zum Verklinken des Antriebsstranges bei geschlosse ^¬ nen Kontakten 15, 22 sowie die Spannvorrichtung 14 zum Spannen des Federspeichers 13.

Die Wirkungsweise des Schaltschlosses zum Verklinken des Fe ^¬ derspeichers ist bereits ausführlich in der Druckschrift DE 101 20 783 Cl beschrieben worden, so dass an dieser Stelle im Detail nicht mehr darauf eingegangen wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Spannvorrichtung 14 während einer Spannphase des Federspeichers 13 über ein Hebelsystem 29 mit dem Federspeicher 13 gekoppelt und während einer Verklinkungs- phase des Federspeichers 13 von dem Hebelsystem 29 entkoppelt ist.

Wesentlicher Bestandteil der Spannvorrichtung ist die Spannwelle 9, die mittels eines in den Figuren 4 bis 11 näher dar ^¬ gestellten Handantriebes 31 drehbar ist.

Gemäß der Figur 4 besteht der Handantrieb 31 aus zwei Trag ^¬ platten 32 (in den Figuren ist nur eine sichtbar) , einem Klinkenrad 33, einer Transportklinke 34, einer Sperrklinke 35 und einer an die Transportklinke gekoppelten Anordnung 36 zum Betätigen der Transportklinke.

Die Tragplatten 32 des Handantriebes sind mittels der Spann ^¬ welle 9 und dem Tragbolzen 10 ortsfest an dem Tragwerk gehalten. Das Klinkenrad 33 ist fest auf der Spannwelle 9 angeord-

net . Die Sperrklinke 35 ist mittels eines ersten Abstandbol ^¬ zens 37 schwenkbar an den Tragplatten 32 des Handantriebes 31 gehalten und mittels einer ersten Andruckfeder 38 federnd gegen das Klinkenrad 33 vorgespannt.

Die Anordnung 36 zum Betätigen der Transportklinke 33 besteht aus einem Betätigungsmittel 39 in Form eines Spannhebels und einem Koppelstrang 40 zur Ankopplung des Spannhebels an die Transportklinke. Das ortsfeste Schwenklager für den Spannhebel wird dabei von dem Tragbolzen 10 gebildet.

Der Koppelstrang 40 weist dabei einen mittels einer Langloch/Bolzen-Verbindung 30 an den Spannhebel angelenkten ersten Hebel 41 und zwei um die Drehachse der Klinkenrades schwenkba- re zweite Hebel 42 (in den Figuren ist nur einer sichtbar) auf, wobei die Transportklinke 34 mittels eines zweiten Ab ^¬ standbolzens 43 schwenkbar an den zweiten Hebeln 42 gehalten und mittels einer zweiten Andruckfeder 44 ebenfalls federnd gegen das Klinkenrad 33 vorgespannt ist.

An den Tragplatten 32 des Handantriebes 31 ist ein Traghebel 45 befestigt, an dem ein Klinkenhebel 46 um eine orstfeste Schwenkachse 47 in Form eines Stiftes schwenkbar angelenkt und mittels einer Totpunktfeder 48 federnd gegen eine Führungsflä- che 49 des Spannhebels vorgespannt ist. Die Totpunktfeder ist dabei derart an einem ersten Arm 50 des Klinkenhebels 46 abge ^¬ stützt, dass die Federkraft der Totpunktfeder 48 zunächst ent ^¬ gegen dem Uhrzeigersinn auf den Klinkenhebel wirkt.

Der Klinkenhebel 46 und die Führungsfläche 49 bilden zusammen einen Sperrmechanismus 51 für den Spannhebel.

Die Führungsfläche 49 weist eine Ausnehmung 52 auf, deren In ^¬ nenseiten einen rückspringenden ersten Abschnitt 53 und einen vorspringenden zweiten Abschnitt 54 bilden.

Der Klinkenhebel 46, der um die ortsfeste Schwenkachse 47 schwenkbar und an der Totpunktfeder 48 abgestützt ist, weist einen zweiten Arm 55 auf, der mit der Führungsfläche zusammenwirkt .

Gemäß der Figuren 4 bis 11 ist das Betätigungsmittel 39 in Form des Spannhebels während einer ersten Spannphase (Spann ^¬ hub gemäß der Figuren 4 bis 8) entgegen der Kraft zweier Rückstellfedern 56 aus einer Ruhestellung (vgl. Figur 2) in eine Endstellung (vgl. Figur 8) und in einer zweiten Betätigungsphase (Rückhub gemäß der Figuren 9 bis 11) unter der Kraft der Rückstellfedern 56 aus der Endstellung zurück in die Ruhestellung überführbar. Ein freies Ende der Rückstellfedern 56 greift dabei in eine Bohrung 57 des Betätigungsmit- tels 39, während das andere freie Ende an jeweils einer der Tragplatten 32 abgestützt ist.

Die Figuren 4 bis 8 zeigen den Bewegungsablauf der Anordnung zum Betätigen der Transportklinke während der ersten Betäti- gungsphase, d.h. während des Spannhubes des Betätigungsmit ^¬ tels .

Gemäß der Figuren 4 und 5 liegt der zweite Arm 55 des Klin ^¬ kenhebels zunächst unter der Kraft der Totpunktfeder 48 an einem gekrümmten Abschnitt 58 der Führungsfläche an. In die ^¬ ser Phase des Bewegungsablaufes treibt die Transportklinke 34 das Klinkenrad 33 an und dreht damit die Spannwelle 9 entge ^¬ gen dem Uhrzeigersinn. Dabei wird der Federspeicher 13 ein Stück weit gespannt, so wie dies in der Druckschrift DE 101 20 783 Cl ausführlich beschrieben ist.

Die Figur 6 zeigt das Betätigungsmittel 39 in einer ersten Zwischenstellung, beim Erreichen derer eine vorspringende Kante 59 des zweiten Arms 55 des Klinkenhebels in die Ausneh-

mung 52 und damit in die Bewegungsbahn des rückspringenden ersten Abschnitts 53 eingreift. Wird in dieser Phase der Spannhub abgebrochen, so ist ein Zurückdrehen des Betätigungsmittels 39 in Richtung der Ruhestellung nicht mehr mög- lieh, da der Klinkenhebel durch das Eingreifen in die Ausnehmung 52 das Betätigungsmittel im Uhrzeigersinn blockiert.

Gemäß der Figuren 7 und 8 gleitet die vorspringende Kante 59 des Klinkenhebels im Weiteren an dem vorspringenden Abschnitt der Führungsfläche entlang aus der Bewegungsbahn des rückspringenden Abschnitts 53 heraus.

Bei einer zweiten Zwischenstellung des Betätigungsmittels 39 nimmt der Klinkenhebel dann eine Stellung ein, bei der der Totpunkt der Totpunktfeder 48 überschritten wird und damit die Federkraft der Totpunktfeder in entgegen gesetzter Richtung auf den Klinkenhebel wirkt. Der Klinkenhebel gelang ge ^¬ mäß der Figur 8 in Anlage an einem ersten Anschlag 60. Dieser erste Anschlag 60 wird von einem Stift gebildet, der an dem Traghebel 45 befestigt ist und der zugleich das Widerlager für die Totpunktfeder 48 bildet.

Beim Erreichen der Endstellung des Betätigungsmittels 39 gemäß der Figur 8 greift die Sperrklinke 35 in eine Ausnehmung zwischen zwei Zähnen des Klinkenrades und blockiert damit das Klinkenrad im Uhrzeigersinn.

In der zweiten Betätigungsphase gemäß der Figuren 9 bis 11, bei der das Betätigungsmittel 39 unter der Kraft der Rück- stellfedern 56 aus der Endstellung zurück in die Ruhestellung überführt wird, gleitet der zweite Arm 55 des Klinkenhebels an einem in seine Bewegungsbahn ragenden zweiten Anschlag 61. Dieser zweite Anschlag 61 wird von einem Stift gebildet, der an dem ersten Heble 41 des Koppelstranges 40 befestigt ist.

Durch das Zusammenwirken mit dem zweiten Anschlag 61 schwenkt der Klinkenhebel 46 wieder über den Totpunkt der Totpunktfe ^¬ der hinaus und gelang erneut in Anlage an dem gekrümmten Abschnitt 58 der Führungsfläche 49.

Zeitlich parallel hierzu gleitet gemäß der Figur 9 die Trans ^¬ portklinke 34 in der zeiten Betätigungsphase über den im Uhr ^¬ zeigersinn nächsten Zahn des durch die Sperrklinke 35 blockierten Klinkenrades 33 und greift gemäß der Figur 10 kurz vor dem Erreichen der Ruhestellung des Betätigungsmittels in die im Uhrzeigersinn nächste Ausnehmung des Klinkenrades ein. Damit ist die Anordnung zum Betätigen der Transportklinke be ^¬ reit für den nächsten Spannhub.

Zum vollständigen Spannen und Verklinken des Federspeichers 13 sind acht vollständig ausgeführte Spannhübe erforderlich.

Um sicherzustellen, dass die Transportklinke und damit die Spannwelle 9 nicht durch weitere Spannhübe noch weiter ge- dreht wird, ist beim Beenden des achten Spannhubes das Ein ^¬ greifen der Transportklinke in die im Uhrzeigersinn nächste Ausnehmung verhindert. Hierzu ist gemäß der Figur 11 an dem Klinkenrad 33, das insgesamt zehn Zähne und damit auch zehn Ausnehmungen aufweist, ein Nocken 62 ausgebildet, dem ein Zapfen 63 der Transportklinke 34 zugeordnet ist. Dieser No ^¬ cken 62 erstreckt sich über zwei Zähne und überragt in radia ^¬ ler Richtung des Klinkenrades die äußere Kante der Zähne der ^¬ art, dass die Transportklinke 34 beim achten Rückhub, also in der zweiten Betätigungsphase, aus der Bewegungsbahn der Zähne schwenkt und nicht in die Ausnehmung zwischen diesen beiden vom Nocken 62 übergriffenen Zähnen eingreifen kann.

Gemäß der Figur 3 ist an einer Hauptklinke 64 des bereits in der Druckschrift DE 101 20 783 Cl ausführlich beschriebenen

Schaltschlosses 27 ein Anzeigeorgan 65 angekoppelt, das den Zustand des Federspeichers 13 signalisiert. Dieses Anzeigeor ^¬ gan 65 signalisiert bereits kurz vor dem Ende des achten Spannhubes, dass der Federspeicher 13 vollständig gespannt ist. In dieser Phase des achten Spannhubes ist zwar die Haupt ^¬ klinke 64 des Schaltschlosses 27 schon in überhub hinter eine als Anschlag dienende Halbwelle 66 gelangt, eine Abtastrolle 67 eines Rollenhebels 68 des Hebelsystems 29 ist jedoch noch nicht von der umlaufenden Kante einer Kurvenscheibe 69 entkop- pelt, so dass der Federspeicher 13 noch nicht in seiner gespannten Stellung verklinkt werden kann. Der Leistungsschalter 1 ist daher noch nicht einschaltbereit.

Um zu verhindern, dass der achte Spannhub aufgrund der Anzeige des Anzeigeorgans vom Bedienenden unvollendet abgebrochen wird, ist die erste Zwischenstellung des Betätigungsmittels 39 in Form des Spannhebels so gewählt, dass sie beim achten Spannhub erreicht wird, bevor das Anzeigeorgan 65 signali ^¬ siert, dass der Federspeicher 13 vollständig gespannt ist.

Unterbricht der Bediener des Spannhebels nach dem Erreichen der ersten Zwischenstellung den Spannhub, so ist der Spannhebel gegen ein Zurückdrehen in seine Ruhestellung blockiert. Dem Bediener wird dabei durch den im Raum stehenden Spannhebel angezeigt, dass er den Spannhub nicht vollständig ausgeführt hat.

Die zweite Zwischenstellung ist so gewählt, dass der Spannhe ^¬ bel erst wieder freigegeben ist, wenn der Rollenhebel 68 von der umlaufenden Kante der Kurvenscheibe 69 entkoppelt und da ^¬ mit der gespannte Federspeicher 13 tatsächlich verklinkt ist.

Aus der Druckschrift DE 101 20 783 Cl ist weiterhin bekannt, das der Rollenhebel 68 nach dem Lösen des Schaltschlosses 27 erneut an die Kurvenscheibe 69 angekoppelt wird und dass die Kurvenscheibe 69 bei dieser Ankopplung ihre volle Drehung um 360° vollendet und ihre in der Figur 4 dargestellte Ausgangs ^¬ lage wieder erreicht. Somit nehmen auch die Spannwelle 9 - auf

der die Kurvenscheibe 69 drehfest angeordnet ist - und das Klinkenrad 33 ihre in der Figur 4 dargestellte Ausgangslage wieder ein.

Ein Blockieren des Betätigungsmittel 39 in Form des Spannhe ^¬ bels erfolgt mit Vorteil nicht nur beim achten (letzten) , sondern auch bei jedem anderen Spannhub, so dass der Bediener des Betätigungsmittels 39 daran gehindert wird, einen der Spannhü ^¬ be unvollständig auszuführen.

Bezugszeichenliste

1 Niederspannungs-Leistungs sehalter

2, 3 Halbschalen des Gehäuses des Niederspannungs- Leistungsschalters

4 Lichtbogenlöschkammern

5 Tragwerk

6 Antriebsmechanismus

7, 8 Tragplatten des Tragwerkes 9 Spannwelle 10, 11 Tragbolzen

12 Halterung eines Federspeichers

13 Federspeicher

14 Spannvorrichtung für den Federspeicher 13 15 beweglicher Kontakt

16 schwenkbaren Kontaktträger

17 Kontakthebel

18 Gelenkbolzens

19 Kontaktkraftfedern 20 biegsame Leiter

21 unteren Anschluss-Schiene

22 feststehende Kontakt

23 oberen Anschluss-Schiene

24 erstes Koppelgestänge des Antriebsmechanismus 25 zweites Koppelgestänge des Antriebsmechanismus

26 Schaltwelle

27 Schaltschloss zum Verklinken des Federspeichers 13 in seinem gespannten Zustand

28 Schaltschloss zum Verklinken des Antriebsstranges bei geschlossenen Kontakten 15, 22

29 Hebelsystem

30 Langloch/Bolzen-Verbindung

31 Handantrieb für die Spannwelle

32 Tragplatten

33 Klinkenrad

34 Transportklinke

35 Sperrklinke

36 Anordnung zum Betätigen der Transportklinke 37 erster Abstandsbolzen

38 erste Andruckfeder

39 Betätigungsmittel

40 Koppelstrang

41 erster Hebel des Koppelstranges 42 zweiter Hebel des Koppelstranges

43 zweiter Abstandsbolzen

44 zweite Abdruckfeder

45 Traghebel

46 Klinkenhebel 47 ortsfeste Schwenkachse

48 Totpunktfeder

49 Führungsfläche

50 erster Arm des Klinkenhebels

51 Sperrmechanismus 52 Ausnehmung

53 rückspringender erster Abschnitt der Ausnehmung

54 vorspringender zweiter Abschnitt der Ausnehmung

55 zweiter Arm des Klinkenhebels

56 Rückstellfeder 57 Bohrung des Betätigungsmittels

58 gekrümmter Abschnitt der Führungsfläche

59 vorspringende Kante des Klinkenhebels

60 erster Anschlag für den Klinkenhebel

61 zweiter Anschlag für den Klinkenhebel 62 Nocken des Klinkenrades

63 Zapfen der Transportklinke

64 Hauptklinke

65 Anzeigeorgan

66 Anschlag

Abtastrolle Rollenhebel Kurvenscheibe