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Title:
DRIVE FOR A SWITCHING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/004467
Kind Code:
A1
Abstract:
In order to further develop a drive (1) for a switching device, which has a contact system (3) made of a fixed contact (4) and a moving contact (5), having a force initiation element (11) for initiating a drive force and an actuator (12) for actuating the moving contact (5) to close or open the contact system (3) and transmission means (13) arranged between the force initiation element (11) and the actuator (12), which drive is cost-effective and has a compact design, according to the invention the transmission means (13) are designed so that both the transferring of the contact system (3) from the closed to the open state and the transferring of the contact system (3) from the open to the closed state can be triggered by a drive force in the same direction.

Inventors:
FREUNDT, Karsten (Rohrbecker Weg 46, Falkensee, 14612, DE)
EINSCHENK, Jürgen (Ötztaler Str. 46, Panketal, 16341, DE)
SURESH, Unni (Saatwinkler Damm 155, Berlin, 13629, DE)
Application Number:
EP2012/061340
Publication Date:
January 10, 2013
Filing Date:
June 14, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
FREUNDT, Karsten (Rohrbecker Weg 46, Falkensee, 14612, DE)
EINSCHENK, Jürgen (Ötztaler Str. 46, Panketal, 16341, DE)
SURESH, Unni (Saatwinkler Damm 155, Berlin, 13629, DE)
International Classes:
H01H3/28; H01H3/42; H01H3/52; H01H33/666
Domestic Patent References:
WO2010026048A1
Foreign References:
US4234771A
US3471814A
DE6949596U
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Antrieb (1) für ein Schaltgerät (2), welches ein Kontakt¬ system (3) aus einem Festkontakt (4) und einem Bewegkon- takt (5) aufweist, mit einem Krafteinleitungselement (11) zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator (12) zum Betätigen des Bewegkontaktes (5) zum Schließen oder Öffnen des Kontaktsystems (3) sowie zwischen dem Krafteinleitungsele¬ ment (11) und dem Aktuator (12) angeordneten Übertragungsmit- teln (13),

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Übertragungsmittel (13) derart ausgebildet sind, dass so¬ wohl das Überführen des Kontaktsystems (3) aus dem geschlos¬ senen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kon- taktsystems (3) aus dem offenen in den geschlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist.

2. Antrieb (1) nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Übertragungsmittel (13) eine drehbar gelagerte Stan¬ ge (22) aufweisen, welche an ihrem dem Aktuator (12) zugewandten Ende ein Stufenprofil (23) zur Kraftübertragung auf den Aktuator (12) aufweist. 3. Antrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s als Krafteinleitungselement (11) ein mit einer Ausschaltfe¬ der (19) gekoppelter Magnetantrieb (14) vorgesehen ist, welcher Magnetantrieb (14) zum Einleiten einer Antriebskraft in die Übertragungsmittel (13) lediglich in einer Richtung vorgesehen ist, wobei zum Einschalten bzw. Schließen des Kontaktsystems (3) des Schaltgerätes (2) die Kraft des Magnetan¬ triebes (14) ein Überführen des Stufenprofils (23) der dreh¬ baren Stange (22) von ihrem unteren Niveau (28) in ihr oberes Niveau (29) bewirkt und beim Ausschalten die Kraft in glei¬ cher Richtung des Magnetantriebes (14) zum Überführen des Stufenprofils (23) aus dem oberen Niveau (29) in das untere Niveau (28) im Zusammenwirken mit der Ausschaltfeder (19) führt .

Description:
Beschreibung

Antrieb für ein Schaltgerät Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Schaltgerät, welches ein Kontaktsystem aus einem Festkontakt und einem Be ¬ wegkontakt aufweist, mit einem Krafteinleitungselement zum Einleiten einer Antriebskraft und einem Aktuator zum Betätigen des Bewegkontaktes zum Schließen oder Öffnen des Kontakt- Systems sowie zwischen dem Krafteinleitungselement und dem Aktuator angeordneten Übertragungsmitteln.

Ein derartiger Antrieb ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und weist als Krafteinleitungselement bei- spielsweise einen Federspeicher und als Aktuator eine mit dem Bewegkontakt gekoppelte Antriebsstange auf, wobei als Über ¬ tragungsmittel eine Wippenmechanik mit einer drehbar gelagerten Wippe vorgesehen ist, wobei die Wippe die Antriebskraft des Krafteinleitungselementes auf die Antriebsstange zum Öff- nen oder Schließen des Kontaktsystems des Schaltgerätes über ¬ trägt .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antrieb der eingangs genannten Art weiterzubilden, welcher bei einem kom- pakten Aufbau kostengünstig ist.

Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einem Antrieb der ein ¬ gangs genannten Art dadurch, dass die Übertragungsmittel der ¬ art ausgebildet sind, dass sowohl das Überführen des Kontakt- Systems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand als auch das Überführen des Kontaktsystems aus dem offenen in den ge ¬ schlossenen Zustand durch eine Antriebskraft gleicher Richtung auslösbar ist. Ein derartiger Antrieb ist einerseits kostengünstig und ande ¬ rerseits kompakt, weil bei derartig ausgebildeten Übertra ¬ gungsmitteln, bei denen das Überführen des Kompaktsystems aus dem geschlossenen in den offenen Zustand wie auch das Über- führen des Kontaktsystems aus dem offenen in den geschlosse ¬ nen Zustand durch eine Antriebskraft in gleicher Richtung auslösbar ist, aufwändige Mechanismen zur Bewegungsumkehr in einfacher Weise vermieden werden können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Übertragungsmittel eine drehbare Stange mit auf, welche an ihrem dem Aktuator zugewandten Ende ein Stufenprofil zur Kraftübertragung auf den Aktuator aufweist. Ein derartiges Stufenprofil an einer drehbaren Stange zur Kraftübertragung auf den Aktuator zur Betätigung des Bewegkontaktes des

Schaltgerätes ist besonders vorteilhaft, weil durch Einleiten der Antriebskraft des Krafteinleitungselementes und Ausführen einer Drehung der drehbaren Stange der Aktuator sowohl durch das Stufenprofil aus einem unteren ersten Niveau des Stufen ¬ profils bei geöffnetem Kontaktsystem des Schaltgerätes ent ¬ lang einer Schräge über eine Verklinkungsstufe in ein oberes zweites Niveau des Stufenprofils mit geschlossenem Kontakt ¬ system des Schaltgerätes überführbar ist, wie auch aus dem oberen zweiten Niveau und geschlossenem Kontaktsystem über eine Verklinkungsstufe in das untere erste Niveau des Stufen ¬ profils zum Öffnen des Kontaktsystems überführbar ist bei gleicher Richtung der eingeleiteten Antriebskraft. Das Krafteinleitungselement kann dabei verschiedenartig aus ¬ gebildet sein. Besonders bevorzugt ist als Krafteinleitungs ¬ element ein mit einer Ausschaltfeder gekoppelter Magnetantrieb vorgesehen, welcher Magnetantrieb zum Einleiten einer Antriebskraft in die Übertragungsmittel lediglich in einer Richtung vorgesehen ist, wobei zum Einschalten bzw. Schließen des Kontaktsystems des Schaltgerätes die Kraft des Magnetan ¬ triebes ein Überführen des Stufenprofils der drehbaren Stange von ihrem unteren in ihr oberes Niveau bewirkt und beim Aus ¬ schalten die Kraft in gleicher Richtung des Magnetantriebes zum Überführen des Stufenprofils aus dem oberen in das untere Niveau im Zusammenwirken mit der Ausschaltfeder führt. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figu ¬ ren näher erläutert. Es zeigen: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebes mit einem Schaltgerät in einer ersten Stellung; das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen An- triebes der Figur 1 mit einem Schaltgerät in einer zweiten Stellung; ein Ausführungsbeispiel eines Stufenprofils; und Figur 4: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stufenpro ¬ fils des erfindungsgemäßen Antriebes.

Figur 1 zeigt einen Antrieb 1 für ein Schaltgerät 2, bei ¬ spielsweise in Form einer Vakuumschaltröhre, mit einem Kon- taktsystem 3 aus einem Festkontakt 4 und einem Bewegkontakt 5. Der Festkontakt 4 ist über einen Festkontaktan- schlussbolzen 6 mit einem ersten Anschluss 7 des Schaltgerä ¬ tes 2 elektrisch leitend verbunden, der Bewegkontakt 5 ist über einen Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8 mit einem zweiten Anschluss 9 des Schaltgerätes 2 elektrisch leitend verbunden, wobei zwischen den Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8 und dem zweiten Anschluss 9 ein elektrisch leitender flexibler Abschnitt 10 vorgesehen ist, so dass eine Bewegung des Beweg ¬ kontakt-Anschlussbolzens 8 unter Aufrechterhaltung der elekt- rischen Verbindung mit dem zweiten Anschluss 9 ermöglicht ist. In der Figur 1 ist das Kontaktsystem 3 in seinem geöffneten Zustand dargestellt, d. h. zwischen dem Festkontakt 4 und dem Bewegkontakt 5 besteht keine leitende Verbindung. Der Antrieb 1 umfasst ein Krafteinleitungselement 11 und ei ¬ nen Aktuator 12, sowie dazwischen angeordnete Übertragungs ¬ mittel 13. Das Krafteinleitungselement 11 dient zum Einleiten einer Antriebskraft zum Schließen bzw. Öffnen des Kontaktsys- tems 3 des Schaltgerätes 2, und weist im Ausführungsbeispiel einen Elektromagneten 14 mit einer Spule 15 auf, welche Spule 15 über Anschlüsse 16 und 17 mit einer figürlich nicht dargestellten Spannungsquelle zum Bestromen der Spule 15 ver- bunden ist. Ein Anker 18 des Elektromagneten 14 ist dabei so ausgebildet, dass beim Bestromen der Spule 15 der Anker 18 eine Antriebskraft in Richtung des Pfeils der Figur 1 nach oben erfährt. Das Krafteinleitungselement 11 umfasst weiter ¬ hin eine Ausschaltfeder 19, welche an einem ersten Lager 20, beispielsweise einem Gehäuseabschnitt des Schaltgerätes 2 be ¬ festigt ist und mit ihrem zweiten Ende an einem am Anker 18 befestigten Gegenlager 21 befestigt ist, wobei sich die Ausschaltfeder 19 in der Figur 1 in ihrem entspannten Zustand befindet. Die Übertragungsmittel 13 umfassen eine bezüglich des Ankers 18 drehbar gelagerte Stange 22, welche an ihrem dem Aktuator 12 zugewandten Ende ein Stufenprofil 23 aufweist, welches mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläu ¬ tert wird. Der Aktuator 12 umfasst eine Betätigungsstange 24, welche durch das Stufenprofil 23 der drehbar gelagerten Stan- ge 22 betätigbar ausgebildet ist, weiterhin eine Kontakt ¬ druckfeder 25 zum Aufbringen einer Kontaktdruckkraft in einem geschlossenen Zustand des Kontaktsystems 3 des Schaltgerä ¬ tes 2 sowie einen isolierenden Abschnitt 26 zur elektrischen Isolation von Antrieb 1 zu Schaltgerät 2 und einen Kopplungs- abschnitt 27 zur mechanischen Kopplung des Aktuators 12 mit dem Bewegkontakt-Anschlussbolzen 8.

Zum Überführen des Kontaktsystems 3 des Schaltgerätes 2 aus dem in der Figur 1 dargestellten geöffneten Zustand wird nun durch das Krafteinleitungselement 11 eine Antriebskraft ein ¬ geleitet, indem durch Bestromung der Spule 15 und Erzeugung eines entsprechenden Magnetfeldes der Anker 18 des Elektro ¬ magneten 14 eine Kraft in Richtung des Pfeils nach oben erfährt, wodurch die drehbar gelagerte Stange 22 zu einer Dre- hung in Richtung des Drehpfeils veranlasst wird, wobei das

Stufenprofil 23 der drehbar gelagerten Stange 22 die Betäti ¬ gungsstange 24 aus dem unteren Niveau 28 in das obere Ni ¬ veau 29 überführt, wodurch die Kontaktdruckfeder 25 gespannt wird und der Bewegkontaktanschlussbolzen 8 eine Bewegung im Ausführungsbeispiel nach oben erfährt, so dass das Kontakt ¬ system 3 aus Festkontakt 4 und Bewegkontakt 5 in den ge ¬ schlossenen Zustand überführt wird, wie in der Figur 2 darge- stellt, in welcher sich die Betätigungsstange 24 im oberen Niveau 29 des Stufenprofils 23 der drehbar gelagerten Stan ¬ ge 22 befindet und die Kontaktdruckfeder 25 gespannt ist. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang die Ausschaltfeder 19 gespannt .

Um diesen Vorgang umzukehren, wird nun ausgehend vom Zustand der Figur 2 wiederum über Bestromung der Spule 15 eine Kraft in den Anker 18 des Elektromagneten 14 in Richtung des Pfeils nach oben eingeleitet, so dass sich über Drehung der drehba- ren Stange 22 in Richtung des Drehpfeils die Betätigungsstange 24 aus dem oberen Niveau 29 aus der Verklinkung hebt und bei weiterer Drehung der drehbaren Stange 22 sich wieder in das untere Niveau 28 des Stufenprofils 23 begibt, wobei die Energie von der in der Figur 2 gespannten Ausschaltfeder 19 aufgewendet wird, was zum Öffnen des Kontaktsystems 3 aus Be ¬ wegkontakt 5 und Festkontakt 4 des Schaltgerätes 2 führt.

Mit anderen Worten ist es bei dem Antrieb 1 möglich, sowohl das Überführen des Kontaktsystems 3 aus dem offenen in den geschlossenen Zustand wie auch das Überführen des Kontaktsys ¬ tems 3 aus dem geschlossenen in den offenen Zustand durch eine Antriebskraft des Elektromagneten 14 immer in der gleichen Richtung, im Ausführungsbeispiel nach oben, auszulösen. Figur 3 zeigt das Stufenprofil 23 der drehbaren Stange 22 aus den Figuren 1 und 2 in einer Detaildarstellung als abgewickelte Mantelfläche der drehbaren Stange 22 mit dem unteren Niveau 28 und dem oberen Niveau 29, wobei der Übergang zwi ¬ schen unterem und oberem Niveau als Schräge ausgebildet ist, sowie in der Figur 3 erkennbaren Verklinkungsstufen 30 und

31, durch welche eine Verklinkung des Schaltgerätes 2 im ge ¬ schlossenen Zustand des Kontaktsystems 3 erreicht ist. Figur 4 zeigt eine weitere abgewickelte Mantelfläche der drehbaren Stange 22 in einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei neben dem unteren Niveau 28 und dem oberen Niveau 29 ein Zwischenniveau 32 vorgesehen ist, wobei sowohl das Zwi- schenniveau 32 als auch das obere Niveau 29 über entsprechen ¬ de Verklinkungsstufen verfügen, und die Übergänge als Schrägen ausgeführt sind, so dass mit dem Stufenprofil der Figur 4 auch ein Dreistellungsschalter realisierbar ist, beispielsweise um die Funktionen geschlossenes Kontaktsystem, geöffne- tes Kontaktsystem und Trennstellung mit großem Abstand zwischen Festkontakt und Bewegkontakt des Schaltgerätes zu rea ¬ lisieren .

Bezugs zeichenliste

1 Antrieb

2 Schaltgerät

3 Kontaktsystem

4 Festkontakt

5 Bewegkontakt

6 Festkontakt-Anschlussbolzen

7 erster Anschluss

8 Bewegkontakt-Anschlussbolzen

9 zweiter Anschluss

10 flexibler Abschnitt

11 Krafteinleitungselement

12 Aktuator

13 Übertragungsmittel

14 Elektromagnet

15 Spule

16, 17 Anschlüsse

18 Anker

19 Ausschaltfeder

20 erstes Lager

21 Gegenlager

22 drehbar gelagerte Stange

23 Stufenprofil

24 Betätigungsstange

25 Kontaktdruckfeder

26 isolierender Abschnitt

27 Kopplungsabschnitt

28 unteres Niveau

29 oberes Niveau

30 Verklinkungsstufe

31 Verklinkungsstufe

32 Zwischenniveau