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Title:
SWITCH-DRIVING DEVICE FOR AN ELECTRIC SWITCHGEAR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/086435
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a switch-driving device (1) for an electric switchgear, especially a power switch (2). Said switch-driving device (1) comprises a shaft (4). An energy store provides the power required for generating a movement. A body (11) that is used exclusively as inertia weight is coupled to the shaft (4).

Inventors:
BENDISCH HOLGER (DE)
KRIEGISCH LUTZ (DE)
LUTZKE GUNNAR (DE)
LOEBNER FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/000488
Publication Date:
October 07, 2004
Filing Date:
March 05, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BENDISCH HOLGER (DE)
KRIEGISCH LUTZ (DE)
LUTZKE GUNNAR (DE)
LOEBNER FRIEDRICH (DE)
International Classes:
H01H3/22; H01H3/30; (IPC1-7): H01H3/22; H01H3/30
Foreign References:
FR2180546A11973-11-30
CH298269A1954-04-30
US3992600A1976-11-16
DE1064598B1959-09-03
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schalterantriebseinrichtung (1) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter (2), mit einer Welle (4) zur Übertragung einer Antriebs bewegung, dadurch gekennzeichnet, dass an die Welle (4) ein ausschließlich als Schwungmasse wir kender Körper (11) angekoppelt ist.
2. Schalterantriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, dass der Körper (11) starr an die Welle (5) angekoppelt ist.
3. Schalterantriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) über ein Getriebe (12) an die Welle (5) angekoppelt ist.
4. Schalterantriebseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) in Abhängigkeit der Bewegung der Welle (4) über das Getriebe (12) abkoppelbar ist.
5. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalterantriebseinrichtung (1) eine Speicherfeder (9) aufweist.
6. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) eine Spannwelle für die Speicherfeder (9) ist.
7. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse des Körpers (11) im wesentlichen ring förmig angeordnet ist.
8. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) scheibenförmig ist.
9. HochspannungsLeistungsschalter (2) mit einer Schalteran triebseinrichtung (1), die eine Welle (4) zur Übertragung einer Antriebsbewegung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an die Welle (4) ein ausschließlich als Schwungmasse wir kender Körper (11) angekoppelt ist.
Description:
Beschreibung Schalterantriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalterantriebseinrich- tung für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter, mit einer Welle zur Übertragung einer An- triebsbewegung.

Eine derartige Schalterantriebseinrichtung ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 320 614 AI beschrie- ben. Die bekannte Schalterantriebseinrichtung ist ein Feder- speicherantrieb, welcher mehrere Wellen zur Übertragung einer Antriebsbewegung aufweist. Zur Speicherung von Energie für eine Schaltbewegung eines Leistungsschalters ist eine Spei- cherfeder vorgesehen. In einem gespannten Zustand der Spei- cherfeder wird die zur Bewegung der Kontaktstücke eines Leis- tungsschalters nötige Energie von der Speicherfeder bereitge- stellt.

Bei einer Freigabe der gespannten Speicherfeder erfolgt die Abgabe der gespeicherten Energie. Je nach Grad der Spannung der Speicherfeder geschieht dies ungleichmäßig. Bei einer großen Federspannung, d. h. zum Beginn einer Bewegung, wird innerhalb eines kurzen Zeitintervalls ein sehr hoher Energie- betrag abgegeben. Mit dem Erreichen des entspannten Zustandes der Speicherfeder wird der während des Zeitintervalls abgege- bene Energiebetrag immer geringer, bis er schließlich bei Entspannung der Feder den Betrag 0 annimmt. Entsprechend un- gleichmäßig erfolgt der Antrieb der Kontaktstücke des Leis- tungsschalters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteran- triebseinrichtung zu schaffen, welche die an der Welle an- greifenden Kräfte während eines Bewegungsvorganges gleich- mäßiger wirken lässt.

Die Aufgabe wird bei einer Schalterantriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an die Welle ein ausschließlich als Schwungmasse wirkender Körper angekoppelt ist.

Der als Schwungmasse wirkende Körper nimmt zum Beginn einer Bewegung der Welle Energie auf. Durch den Körper wird die Trägheit der Welle vergrößert. Zum Ende der Bewegung der Welle gibt der Körper die gespeicherte Energie über die Welle an die bewegten Teile der Schalterantriebseinrichtung zurück.

Somit ist eine kontinuierlichere Bewegung der Welle ermög- licht. Schlagartig auf die Welle einwirkende Antriebskräfte werden durch das Vorhandensein des Körpers gedämpft. Der Kör- per selbst ist dabei nicht in die kinematische Kette der Schalterantriebseinrichtung eingebunden. Eine Entfernung oder Veränderung des Körpers hat hinsichtlich der Kinematik der Schalterantriebseinrichtung keine Auswirkungen. Durch den Körper wird die Dynamik der Schalterantriebseinrichtung be- einflusst.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Körper starr an die Welle angekoppelt ist.

Die starre Koppelung stellt sicher, dass unabhängig von der Art der Bewegung der Welle sowie von der Drehrichtung der Welle das von dem Körper ausgehende Trägheitsmoment immer auf die Welle einwirkt. Eine starre Verbindung ist darüber hinaus kostengünstig herstellbar.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Körper über ein Getriebe an die Welle angekoppelt ist.

Mittels eines Getriebes kann eine Übersetzung der Bewegungen der Welle und des Körpers erfolgen. Somit ist es möglich, bei geeigneter Übersetzung den Körper mit einer vergrößerten Win- kelgeschwindigkeit zu bewegen und so bei einer verringerten Masse des Körpers einen vergrößerten Effekt auf die Welle zu bewirken.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Körper in Abhängigkeit der Bewegung der Welle über das Getriebe abkoppelbar ist.

Mittels des Getriebes kann beispielsweise bewirkt werden, dass der Körper nur in einer Drehrichtung der Welle mitbewegt wird und in der anderen Drehrichtung der Welle ein Freilauf ein Antrieb des Körpers verhindert. Somit kann gezielt die Wirkung des Körpers nur bei bestimmten Bewegungsvorgängen ausgenutzt werden. Weiterhin kann beispielsweise auch vorge- sehen sein, dass in das Getriebe sogenannte Totzeitglieder integriert sind und eine Bewegung des Körpers nur während be- stimmter Bewegungsabschnitte der Welle erfolgt. Ein derarti- ges Totzeitglied kann beispielsweise durch eine Klauenkupp- lung mit einem begrenzten Freilauf erzeugt werden. Dies ist dann von Interesse, wenn zu Beginn der Bewegung der Welle zu- nächst ein Losreißmoment zu überwinden ist und die Wirkung des Körpers erst nach einem Einsetzen der Bewegung der Welle erwünscht ist.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schalterantriebseinrichtung eine Speicherfeder aufweist.

Wie oben stehend erläutert, weisen Speicherfedern die Charak- teristik auf, mit zunehmender Abnahme der Federspannung sich verringernde Energiebeträge zur Verfügung zu stellen. Durch die Kombination einer Speicherfeder mit einem als Schwung- masse dienenden Körper kann die Abgabe der in der Feder ge- speicherten Energie vergleichmäßigt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Welle eine Spannwelle für die Speicherfe- der ist.

Durch die Anordnung des Körpers an einer Spannwelle ist die Wirkung des Körpers unmittelbar an dem Element der Schalter- antriebseinrichtung eingebracht, an welchem die Speicherfeder angreift. Dadurch ist es möglich, die in Energieflussrichtung hinter der Spannwelle liegenden Elemente in bekannter Art und Weise auszuführen. Die Trägheit des Körpers kann unmittelbar am Ursprung der Bewegung ansetzen und über die Spannwelle di- rekt auf die Speicherfeder zurückwirken. Unnötige Übertra- gungselemente sind so vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen können vorsehen, dass die Schwungmasse des Körpers im Wesentlichen ringförmig ange- ordnet ist oder dass der Körper scheibenförmig ist.

Ringförmige bzw. scheibenförmige Körper sind gut dazu geeig- net, an einer drehbaren Welle befestigt zu werden. Derartige Körper bringen keine zusätzlichen Unwuchten in die Schalter- antriebseinrichtung ein und vereinen auf einem kompakten Raum eine hohe Masse, um die gewünschten Trägheitsmomente über die Welle in die Schalterantriebseinrichtung einzukoppeln.

Weiterhin kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Schalteran- triebseinrichtung, die eine Welle zur Übertragung einer An- triebsbewegung aufweist, mit einem an die Welle ausschließ- lich als Schwungmasse wirkenden Körper ausgerüstet ist.

Durch die Zuordnung eines als Schwungmasse wirkenden Körpers werden die an Hochspannungs-Leistungsschaltern oftmals schlagartig auftretenden hohen Schaltkräfte gedämpft. Die während einer Antriebsbewegung auf den Körper übertragene Ro- tationsenergie kann zum Ende der Schaltbewegung weiter ge- nutzt werden, um beispielsweise Kontaktandruckfedern für das Kontaktsystem des Leistungsschalters zu spannen oder eine weitere Speicherfeder, beispielsweise eine Ausschaltfeder, zu spannen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die Figur 1 eine Schalterantriebseinrichtung mit einem Körper in einer ersten Ausgestaltungsvariante und die Figur 2 eine Schalterantriebseinrichtung mit einem Körper in einer zweiten Ausgestaltungsvariante.

Die Figur 1 zeigt eine Schalterantriebseinrichtung 1 für einen elektrischen Leistungsschalter 2, wie er beispielsweise im Hochspannungsbereich Verwendung findet. Mittels der Schal- terantriebseinrichtung 1 werden bewegbare Kontaktstücke des

Leistungsschalters 2 bewegt und so ein Ein-bzw. Ausschalt- vorgang des Leistungsschalters 2 bewirkt. Die Schalteran- triebseinrichtung 1 weist ein Traggehäuse 3 auf. An dem Trag- gehäuse 3 ist eine Spannwelle 4 drehbar gelagert. Über eine weitere Welle 5 sowie eine entsprechende Zahnradkette 6 ist die Spannwelle 4 antreibbar. Der Antrieb der Zahnradkette 6 erfolgt beispielsweise mittels eines Elektromotors 7. Alter- nativ kann der Antrieb der Zahnradkette 6 auch über ein stirnseitig auf die weitere Welle 5 aufsteckbares Werkzeug erfolgen. Die Spannwelle 4 weist eine Kröpfung 8 auf. Zwi- schen der Kröpfung 8 und dem Traggehäuse 3 ist eine Speicher- feder 9 eingehängt. Durch eine Drehung der Spannwelle 4 und damit einer Bewegung der Kröpfung 8 erfolgt eine Spannung der Speicherfeder 9. An der Spannwelle 4 ist weiterhin ein An- triebshebel 10 angeordnet. Der Antriebshebel 10 dient der Übertragung der Antriebsbewegung auf die bewegbaren Kon- taktstücke des Leistungsschalters 2. Der Antriebshebel 10 ist in den Figuren nur schematisch dargestellt und schwenkt aus der Zeichenebene heraus. Zur Steuerung der Schaltbewegung sind gegebenenfalls weitere Elemente wie Verklinkungen, Kur- venscheiben, Freiläufer usw., wie aus der EP 0 320 614 AI be- kannt, zu verwenden. Auf der Spannwelle 4 ist außerdem ein Körper 11 angeordnet. Der Körper 11 ist scheibenförmig aus- gestaltet und koaxial zur Längsachse der Spannwelle 4 ange- ordnet und starr mit dieser verbunden. Der Körper 11 ist scheibenförmig ausgestaltet und dient als Schwungmasse. Auf- grund der starren Koppelung von der Spannwelle 4 und dem Kör- per 11 wirkt der Körper 11 sowohl bei einem Spannen der Spei- cherfeder 9 als auch bei einem Entspannen der Speicherfeder 9 mit einem Trägheitsmoment auf die Spannwelle 4 ein.

Die Figur 2 zeigt eine Schalterantriebseinrichtung 1, die im Wesentlichen der in der Figur 1 dargestellten Schalteran-

triebseinrichtung 1 entspricht. Lediglich die Ankoppelung des Körpers 11 an die Spannwelle 4 und der Körper 11 sind alter- nativ ausgestaltet. Der in der Figur 2 dargestellte Körper 11 ist über ein Getriebe 12 an die Spannwelle 4 angekoppelt. Das Getriebe 11 übersetzt die Drehbewegung des Körpers 11, um ein vergleichsweise großes Trägheitsmoment auf die Spannwelle 4 zu übertragen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in das Getriebe 12 ein Freilauf integriert ist, so dass der Körper 11 bei einer Einschaltbewegung der Kontaktstücke des Leis- tungsschalters 2 mitgenommen wird und bei einem Zurückschwin- gen der Spannwelle 4 oder einer gezielt eingeleiteten Zurück- bewegung der Spannwelle 4 die Trägheit des Körpers 11 nicht auf die Spannwelle 4 übertragen wird. Weiterhin kann vorgese- hen sein, dass das Getriebe 12 derart gestaltet ist, dass der Körper 11 nur während bestimmter Abschnitte einer Drehbewe- gung der Spannwelle 4 in Drehung versetzt wird. Der in der Figur 2 dargestellte Körper 11 weist die zur Erzeugung eines großen Trägheitsmomentes notwendige Schwungmasse im Wesentli- chen ringförmig an seinem Umfang verteilt auf.