Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen hydromechanischen Federspeicherantrieb zur Betätigung wenigstens eines Schaltkontaktes eines Leistungsschalters, insbesondere in einer Hochspannungsschaltanlage, welcher hydromechanische Federspeicherantrieb eine hydraulisch betätigte CO (Close-Open)- Verzögerungsschaltung aufweist, welche die Auslösung des Schaltvorganges des Leistungsschalters verzögert.

Es ist allgemein bekannt, dass zur Ansteuerung von Schaltkontakten, vorzugsweise in Hochspannungsschaltanlagen hydromechanische Federspeicherantriebe zum Einsatz gelangen, die überdies mit einer im allgemeinen hydraulisch betätigten CO (Close-Open)- Verzögerungsschaltung versehen sind. Diese Verzögerungsschaltung soll durch Zeitverzögerung eine kontrollierte Öffnung des jeweiligen Schaltkontaktes sowie gegebenenfalls von Hilfskontakten sicherstellen.

Ferner ist allgemein bekannt, dass derartige hydraulisch betätigte CO(Close-Open) - Verzögerungsschaltungen gegen Temperatureinflüsse sehr anfällig sind, das heißt, sie gewährleisten nur innerhalb eines schmalen Temperaturintervalls die Einhaltung der jeweils vorgesehenen, erforderlichen konstanten Zeitverzögerung. Die heutige Generation von CO- Time Verzögerungsschaltungen, die von einem hydromechanischen Federspeicherantrieb hydraulisch angesteuert werden, zeigen nur in einem engen Temperaturbereich eine konstante Zeitverzögerung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, für einen hydromechanischen Federspeicherantrieb zur Betätigung wenigstens eines Schaltkontaktes eines Leistungsschalters der eingangs genannten Art eine Verzögerungseinrichtung zu schaffen, welche bei möglichst einfacher Gestaltung die Anforderungen an die Konstanz der Zeitverzögerung erfüllt.

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

Demgemäß ist an Stelle der hydraulischen Betätigung der CO-Verzögerungsschal- tung ein elektromechanisches Stellglied vorgesehen ist, welches die Aufgabe hat, eine mechanische Zeitverzögerung oder Beschleunigung zu erzeugen. Dabei steht das elektro-mechanische Stellglied im mechanischen Eingriff mit einem elektrischen Antrieb, dereine Steuereinheit des elektro-mechanischen Stellgliedes betätigt.

Der mit der vorliegenden Erfindung verbundene Vorteil ist im Wesentlichen in der konstanten Zeitverzögerung beziehungsweise Beschleunigung in einem erweiterten Temperaturbereich zu sehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das elektromechanische Stellglied eine Steuereinheit, eine Zeiteinheit und eine Signaleinheit umfasst, die mechanisch miteinander zusammenarbeiten, wobei die Steuereinheit als Eingangsstellgröße einen Drehimpuls von dem elektrischen Antrieb erhält, der unter Einbeziehung der Zeiteinheit die Signaleinheit beaufschlagt, welche ihrerseits über eine Schnittstelle den Leistungsschalter ansteuert und dessen Schaltvorgang auslöst.

Der den Drehimpuls erzeugende elektrische Antrieb ist hierbei vorzugsweise formschlüssig, zum Beispiel über eine 4-kt-Welle, im Eingriff mit dem elektro- mechanischen Stellglied.

Vorteilhafterweise sind die zum elektromechanischen Stellglied gehörige Steuereinheit und Zeiteinheit auf einer gemeinsamen Drehachse voneinander unabhängig drehbeweglich geführt. Dabei weist die Steuereinheit eine Mitnehmerscheibe auf, welche von dem elektrischen Antrieb beaufschlagt ist.

Die Mitnehmerscheibe ist außerdem mit einer die Verzögerung bestimmenden Außenkontur versehen, welche für die Übertragung der entsprechend verzögerten Betätigung der Zeiteinheit vorgesehen ist. Insbesondere ist am Umfang der Mitnehmerscheibe ein Betätigungsnocken angeformt, der bei einem vorgegebenen Drehwinkel der Mitnehmerscheibe eine Verriegelungseinheit betätigt.

Auch ist die Mitnehmerscheibe an ihrer Flachseite mit einem stiftartigen Zapfen versehen, der zum Eingriff in eine Ausnehmung der Zeiteinheit dient.

Die bereits erwähnte Verriegelungseinheit, welche von der Steuereinheit beziehungsweise von dem daran angeordneten Betätigungsnocken betätigbar ist, kann entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung von einer schwenkbaren Sperrklinke gebildet sein, welche sowohl mit der Steuereinheit als auch mit einer an der Zeiteinheit vorgesehenen Rasteinrichtung zusammenarbeitet.

Vorzugsweise ist die als Verriegelungseinheit dienende Sperrklinke als Rechteckquader ausgebildet, entlang dessen einer Kante die Schwenkachse angeordnet ist, um welche die Sperrklinke verschwenkbar ist, und dessen gegenüberliegende mit einer Rastkante versehen ist, welche einerseits von dem Betätigungsnocken der Steuereinheit beaufschlagt, das heißt entgegen der Rastrichtung angehoben, wird und andererseits mit der an der Zeiteinheit vorgesehenen Rasteinrichtung zusammenarbeitet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Zeiteinheit eine Schwungscheibe auf, welche achsgleich mit der Mitnehmerscheibe gelagert ist und mit einer örtlichen kulissenartigen Ausnehmung versehen ist. Diese kulissenartige Ausnehmung nimmt den zum Eingriff hierin an der Mitnehmerscheibe vorgesehenen stiftartigen Zapfen auf, wobei die hierdurch bewirkte Übertragung der Drehbewegung der Mitnehmerscheibe für die Rückstellung der Schwungscheibe sorgt.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektro-mechanischen Stellgliedes ist vorgesehen, dass die Zeiteinheit von einer Energieeinheit beaufschlagt ist, welche vorzugsweise als Federeinrichtung ausgebildet ist, welche mit der zur Zeiteinheit gehörigen Schwungscheibe in Wirkverbindung steht und diese in einer Drehrichtung beaufschlagt.

Darüber hinaus ist entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die zur Zeiteinheit gehörige Schwungscheibe an ihrem Umfang mit einer nockenartigen Anformung versehen, welche zur Betätigung der Signaleinheit vorgesehen ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Signaleinheit wenigstens ein Schaltglied, das als Öffnerkontakt oder als Schließerkontakt ausgebildet ist, welche zu ihrer Betätigung mit einer Schaltstange gekoppelt sind, die durch die Zeiteinheit beaufschlagt ist. Hierbei ist die Signaleinheit vorteilhafterweise mit einer Schnittstelle ausgestattet, welche zur Ansteuerung des Leistungsschalters dient.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen elektro-mechanischen Stellgliedes ist vorgesehen, dass jedes als Öffnerkontakt oder als Schließerkontakt ausgebildete wenigstens eine Schaltglied von einem Federkontakt gebildet ist, der bei Beaufschlagung durch die nockenartige Anformung der Schwungscheibe der Zeiteinheit eine Schaltstellung entgegen der Federwirkung einnimmt. Die Betätigung der Schaltkontakte ist hierbei mittelbar, nämlich mittels einer Schaltstange vorgesehen, welche je nach Art des betreffenden Schaltkontaktes, nämlich abhängig davon, ob es ein Öffnerkontakt oder ein Schließerkontakt ist, die Kontakte andrückt oder abhebt beziehungsweise betätigt oder freigibt

Mit anderen Worten, jeder Schaltkontakt in dem Schaltglied kann als Öffnerkontakt oder als Schließerkontakt ausgebildet sein, wobei sämtliche Schaltkontakte als jeweils von einer Feder belastete Kontakte ausgeführt sind, welche Federn den Schaltkontakt in die bestimmungsgemäß vorgesehene Schaltposition beaufschlagen, das heißt den Öffnerkontakt in Offenstellung und den Schließerkontakt in Schließstellung. Mittels der erwähnten Schaltstange werden die Schaltkontakte dann jeweils betätigt oder freigegeben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Schaltglied der Signaleinheit mehrere Kontakte aufweist. In diesem Fall ist vorzugsweise ebenfalls nur eine Schaltstange zur Betätigung der Schaltkontakte vorgesehen, wobei deren Ansteuerung dann über entsprechend an die Schaltstange angeformte Schaltarme erfolgt.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt die einzige Figur:

Eine schematische Darstellung des funktionellen Zusammenwirkens der wesentlichen Funktionselemente des elektro-mechanischen Stellgliedes.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung die Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen elektro-mechanischen Stellgliedes 10, welches über eine hier nicht näher gezeigte Antriebswelle eines ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Antriebs im Bedarfsfall betätigt wird. Die Konturen beziehungsweise Formen der hier schematisch dargestellten Hauptkomponenten können in der konkreten Ausführung abweichen.

Zum besseren Verständnis sind die Hauptkomponenten entgegen der tatsächlichen, sehr kompakten baulichen Ausführung auseinander gezogen, um so deren jeweiligen Funktionen zu verdeutlichen.

Die bereits erwähnten Hauptkomponenten des elektro-mechanischen Stellgliedes 10 sind demgemäß eine Steuereinheit 12, eine Zeiteinheit 14, eine Energieeinheit 16, eine Signaleinheit 18 und eine Verriegelungseinheit 20.

Die Steuereinheit 12 und die Zeiteinheit 14 sind auf einer gemeinsamen Achse 13 nebeneinander angeordnet, wobei sie prinzipiell voneinander unabhängig drehbeweglich sind. Mit den Bezugsziffern 15.1 und 15.2 sind die symbolisch dargestellten Lagerpunkte der gemeinsamen Achse bezeichnet.

Die Steuereinheit 12 besitzt eine Mitnehmerscheibe 22, welche auf der dem Betrachter abgewandten Seite mit einer demgemäß hier nicht dargestellten 4kt- Aufnahme versehen ist für eine ebenfalls nicht dargestellte formkompatible Antriebswelle des ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Antriebs. Mittels dieses Antriebes beziehungsweise über dessen mit der Steuereinheit 12 verbundene Antriebswelle erfährt die Steuereinheit 12 beziehungsweise die Mitnehmerscheibe 22 einen Drehimpuls, der zu deren Winkelbewegung führt.

Die Mitnehmerscheibe 22 ist darüber hinaus an ihrem Umfang örtlich mit einer Anformung versehen, die als Betätigungsnocken 24 dazu dient, die mit der Mitnehmerscheibe 22 im Eingriff befindliche Verrieglungseinheit 20 zu beaufschlagen.

Außerdem ist an der dem Betrachter zugewandten Flachseite der Mitnehmerscheibe 22 der Steuereinheit 12 ein stiftartiger Zapfen 26 angeordnet, der seinerseits dazu dient, die im fertig montierten Zustand dicht neben der Steuereinheit 12 achsgleich angeordnete Zeiteinheit 14 zu beaufschlagen.

Zu diesem Zweck weist die Zeiteinheit 14 eine achsgleich, das heißt auf der gemeinsamen Achse 13, drehbeweglich angeordnete Schwungscheibe 28 auf, die auf ihrer axialen Stirnseite mit einer kulissenartigen Ausnehmung 30 versehen ist. In diese kulissenartige Ausnehmung 30 greift der bereits vorher erwähnte stiftartige Zapfen 26 ein und überträgt bei geeigneter Winkellage der Schwungscheibe 28 den von der Mitnehmerscheibe 22 aufgenommenen Drehimpuls, der die Schwungscheibe 28 entsprechend beaufschlagt.

Außerdem ist an der Schwungscheibe 28 ein Anlenkpunkt 32 eingerichtet, an welchem die von einer Federeinrichtung 33 gebildete Energieeinheit 16 angelenkt ist, welche die Schwungscheibe 28 in der gezeigten Darstellung im Uhrzeigersinn beaufschlagt.

Ferner ist die Schwungscheibe 28 an ihrer Außenkontur mit einer örtlichen Anformung, welche als Schaltnocken 34 zur Betätigung der Signaleinheit 18 dient, sowie mit einer Rasteinrichtung 36 versehen. Die Rastein richtung 36 ist von einer Reihe von am Umfang der Schwungscheibe 28 angeordneten oder in deren Umfang eingeformten Rastkerben 38 gebildet, in welche die Verriegelungseinheit 20 eingreift und dadurch eine Drehbewegung der Schwungscheibe 28 blockiert.

Die Verriegelungseinheit 20 ist von einem Schwenkbügel 40 gebildet, welcher um eine entlang der der gemeinsamen Drehachse 13 abgewandten Außenkante angeordnete Schwenkachse 42 schwenkbar gelagert ist. An der der Schwenkachse 42 gegenüber liegenden Außenkante ist der Schwenkbügel 40 mit einer Rastkante 44 versehen, deren Kontur derart gestaltet ist, dass sie mit der der Rastkerben 38 in der Schwungscheibe 30 übereinstimmt.

Die Verriegelungseinheit 20 beziehungsweise der Schwenkbügel 40 steht ferner in Wirkkontakt mit dem an der Mitnehmerscheibe 22 der Steuereinheit angeformten Betätigungsnocken 24, welcher je nach Beaufschlagung durch den hier nicht dargestellten elektrischen Antrieb den Schwenkbügel 40 in der in der einzigen Figur gezeigten Position belässt oder durch entsprechende Drehung dessen Schwenkung nach oben bewirkt.

Durch diesen Schwenkvorgang gelangt der Schwenkbügel 40 außer Eingriff mit der Rastvorrichtung 36, was zur Freigabe der Schwungscheibe 28 führt, so dass diese der Krafteinwirkung der Energieeinheit 16 folgt. Bei dieser hierdurch ausgelösten Drehbewegung erreicht der an der Schwungscheibe 28 angeordnete Schaltnocken 34 die Signaleinheit 18 und beaufschlagt eine Schaltstange 46.

Die Schaltstange 46, welche zur Betätigung eines Schaltgliedes 48 beziehungsweise der diesem Schaltglied 48 zugeordneten beweglichen Kontaktstücke 50, 52 dient, wird durch den Schaltnocken 34 axial beaufschlagt, wodurch die jeweilige Schaltbetätigung der beweglichen Kontaktstücke 50, 52 erfolgt und diese die betreffende Kontaktstelle 54, 56 schließen oder öffnen.

Die Kontaktstellen 54, 56 sind bedarfsweise als Schließerkontakte 54 oder als Öffnerkontakte 56 ausgebildet, wobei in beiden Fällen die Kontakte mit Federn versehen sind, welche den betreffenden Kontakt entsprechend in Schließ- oder in Offenstellung beaufschlagen.

Dementsprechend werden bei Schließerkontakten 54 Federkontakte verwendet, bei welchen im betätigten Zustand, das heißt bei Beaufschlagung durch die Schaltstange 46, der Stromkreis geschlossen ist. Durch Drehung der Schwungscheibe 28 und dementsprechend durch die einhergehende räumliche Entfernung des Schaltnockens 34 von der Schaltstange 46 wird der Stromkreis geöffnet, da die Feder des Federkontakts das bewegliche Kontaktstück 54 von der Kontaktstelle abhebt, weil ihre Hubbewegung durch den Schaltnocken 34 nicht mehr begrenzt ist. In dem so erreichten Schaltzustand ist der Federkontakt unbetätigt. Beim Öffnerkontakt werden ebenfalls Federkontakte verwendet. Dabei sind bei Betätigung durch die vom Schaltnocken 34 beaufschlagte Schaltstange 46 die Federn der beweglichen Kontaktstücke 56 vorgespannt und der Stromkreis ist geöffnet.

Durch Drehung der Schwungscheibe 28 und dementsprechend durch die einhergehende räumliche Entfernung des Schaltnockens 34 von der Schaltstange 46 wird der Stromkreis geschlossen, da die Feder des Federkontakts das bewegliche Kontaktstück 54 auf den Festkontakt der Kontaktstelle zu beaufschlagt, weil ihre Hubbewegung durch den Schaltnocken 34 nicht mehr begrenzt ist In dem so erreichten Schaltzustand ist der Federkontakt unbetätigt.

Die Funktion des erfindungsgemäßen elektro-mechanischen Stellgliedes 10 als Verzögerungseinrichtung soll nachfolgend erläutert werden.

Das elektro-mechanische Stellglied 10 hat die Aufgabe eine mechanische Zeitverzögerung beziehungsweise Beschleunigung zu erzeugen. Gesteuert wird das elektro-mechanische Stellglied 10 über einen mechanischen Abgriff, der an der Steuereinheit 12 eine Schnittstelle zum elektrischen Antrieb bildet. Mit der Steuereinheit 12 ist eine Mitnehmerscheibe 22 vorgesehen.

Diese Mitnehmerscheibe 22 besitzt eine bestimmte Außenkontur und einen Mitnehmerbolzen 26. Über die Kontur der Mitnehmerscheibe 22 wird eine Klinke (Verriegelungseinheit 20) bewegt, deren Aufgabe es ist, eine Schwungscheibe 28 (Zeiteinheit 14) über deren Rastrierung 38 zu verriegeln beziehungsweise zu entriegeln.

Der Mitnehmerbolzen 26 der Mitnehmerscheibe 22 hat die Funktion, die benachbarte Schwungscheibe 28 über eine Innenkontur zu bewegen und dadurch ein Federelement 32 der Energieeinheit 16 zu spannen. Die Schwungscheibe 28 wird durch dieses Federelement 32 angetrieben.

An der Außenkontur der Schwungscheibe 28 werden Schaltglieder 48 (Signaleinheit 18) geführt. Diese Schaltglieder 48 werden je nach Stellung der Schwungscheibe 28 geöffnet oder geschlossen gehalten und übertragen so ein Signal zu einer Schnittstelle zu einem Leistungsschalter. Durch die Entriegelung der Schwungscheibe 28 wird die geforderte Zeitverzögerung oder Beschleunigung erzeugt und ein Signal über die Schaltglieder 48 ausgelöst. Bezugszeichenliste

10 elektro-mechanisches Stellglied 33 Federeinrichtung

12 Steuereinheit 34 Schaltnocken

13 Achse, Drehachse 36 Rasteinrichtung

14 Zeiteinheit 38 Rastkerben

15.1 Lagerpunkt 40 Schwenkbügel

15.2 Lagerpunkt 42 Schwenkachse

16 Energieeinheit 44 Rastkante

18 Signaleinheit 46 Schaltstange

20 Verriegelungseinheit 48 Schaltglied

22 Mitnehmerscheibe 50 bewegliches Kontaktstück

24 Betätigungsnocken 52 bewegliches Kontaktstück 6 stiftartiger Zapfen 54 Schließerkontakt

8 Schwungscheibe 56 Öffnerkontakt

0 kulissenartige Ausnehmung

2 Anlenkpunkt