Die Erfindung betrifft einen Lastumschalter eines Stufenschaltes gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Solche Lastumschalter sind aus der DE-OS 42 31 353 bekannt. Dabei sind pro Phase zwei Nakuumschaltröhren, nachfolgend als NAC bezeichnet, vorgesehen; die Betätigung dieser VAC und mechanischer Schaltkontakte erfolgt durch eine in beiden Richtungen drehbare Schaltwelle, die nach Auslösung eines Kraftspeichers schnell gedreht wird. Dabei ist zur Betätigung der NAC auf der Schaltwelle eine Kurvenscheibe fest angeordnet, die an ihrer Stirnseite für jede NAC eine Steuerkurve aufweist, in der formschlüssig eine Rolle geführt ist, die auf den Betätigungshebel der zugeordneten NAC einwirkt. Die Umschaltung der mechanischen Kontakte erfolgt durch ein ebenfalls von der Antriebswelle gedrehtes Schaltsegment, das zwischen am Umfang des Lastumschalters angeordneten Festkontakten wechselt.

Bei diesem Lastumschalter werden die Kurvenscheiben für die Betätigung der beiden NAC als auch das Schaltsegment zur Betätigung der mechanischen Kontakte von einer Endstellung in die andere und wieder zurück bewegt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Bewegungsrichtung des Stufenwählers; das bedeutet, daß die Kontakte, welche bei der Hinbewegung, d.h. Drehung der Schaltwelle in der einen Richtung, zuletzt geschlossen haben, bei der Rückbewegung, d.h. der Drehung der Schaltwelle in der anderen Richtimg, als erste öffnen und umgekehrt.

Ein solcher bekannter Lastumschalter ist demnach für die Realisierung einer unsymmetrischen Schaltung, bei der unabhängig von der Schaltrichtung immer der gleiche Kontakt als erster elektrisch geschaltet bzw. mechanisch bewegt werden soll, nicht geeignet. Eine solche unsymmetrische Schaltung ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE- OS 44 07 945 sowie in abgewandelter Form mit doppelpoliger Umschaltung speziell für Lastumschalter in der - ebenfalls nicht vorveröffentlichten DE-OS 44 41 082 beschrieben.

Figur 4 zeigt die letztgenannte imsymmetrische Schaltung mit doppelpoliger Umschaltung, bei der, unabhängig von der Schaltrichtung, die gleiche Betätigungssequenz, d.h. Reihenfolge zu bewegender bzw. zu betätigender Schaltmittel, vorliegt.

Speziell für Thyristorschalter ist in der WO 89/08924 bereits ein besonderer Federsprungantrieb beschrieben, der unabhängig von seiner Antriebsrichtung stets in einer Richtung auslösen soll, d.h. nur eine Abtriebsrichtung hat.

Dies ist eine Möglichkeit, um prinzipiell unsymmetrische Schaltungen zu realisieren; der beschriebene Federkraft Speicher ist jedoch kompliziert im Aufbau, erfordert durch die Nielzahl der notwendigen Rast- und Koppelelemente einen hohen Platzbedarf und ist im übrigen für die kombinierte Betätigung von NAC als elektrischen Schaltelementen einerseits und mechanischen Kontakten andererseits in einer vorbestimmten Betätigungssequenz nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Lastumschalter der eingangs erläuterten Gattung anzugeben, der auf einfache Weise mit einer in beiden Drehrichtungen antreibbaren Schaltwelle die Realisierung einer unsymmetrischen Schaltung gestattet, derart, daß drehrichtungsunabhängig die gleiche Betätigungssequenz von NAC als auch mechanischen Schaltelementen erreichbar sein soll.

Diese Aufgabe wird durch einen Lastumschalter mit den Merkmalen des ersten

Patentanspruches gelöst.

Die Unteransprüche beinhalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Hauptvorteil der Erfindung hegt darin, daß dadurch, daß ein herkömmlicher Kraftsp eicher, der einen Aufzugsschlitten und ein Abtriebsteil aufweist, so wie er beispielsweise in der DE-PS 28 06 282 beschrieben ist, verwendet werden kann. Dabei wird vom Aufzugsschlitten während des kontinuierlichen Aufzugsvorganges erfindungsgemäß zusätzlich eine senkrecht zur Aufzugsrichtung gerichtete, in axialer Richtung der Schaltwelle wirkende weitere Bewegung eines noch näher zu erläuternden Koppelgliedes erzeugt. Erfindungsgemäß sind für jedes zu betätigende Schaltelement, sowohl NAC als auch mechanische Kontakte, für jede Bewegungsrichtung der Antriebswelle jeweils unterschiedliche Teilkurvenscheiben untereinander auf einem axial verschiebbar auf der Schaltwelle angeordneten Schalteinsatz befestigt; durch die oben erläuterte axiale Bewegung des KoppelgUedes können die für die jeweilige Bewegungrichtung der Antriebswelle vorgesehenen Teilkurvenscheiben ebenfalls axial verschoben und damit mit den entsprechenden Schaltelementen zur Betätigung der NAC als auch der mechanischen Kontakte drehrichtungsabhängig in bzw. außer Eingriff gebracht werden.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lastumschalter in seitlicher Schnittdarstellung

Fig. 2 zeigt eben diesen Lastumschalter im Querschnitt in der Ebene A-A

Fig. 3 zeigt einen Kraftspeicher mit einem erfindungsgemäßen Koppelelement allein in perspektivischer Darstellung

Fig. 4 zeigt eine mit der Erfindimg realisierbare an sich bekannte unsymmetrische Schaltung

Fig. 5 zeigt diese Schaltung mit Schaltkontakten, die, wie in Fig. 1 dargestellt, jeweils um einen Drehpurikt gelagert und als Wechsler ausgebildet sind

Fig. 6 zeigt den Schaltablauf der in Fig. 5 dargestellten Schaltung

Fig. 7 zeigt das entsprechende Schaltdiagramm.

Der erfindungsgemäße Lastumschalter besteht aus einem Lastumschalter-Gehäuse, hier einem Isoüerstofizylinder 1, in dem eine zentrische Schaltwelle 4 angeordnet ist. Die Schaltwelle 4 wird auf an sich bekannte Weise durch einen Kraftspeicher 2 betätigt. Der Kraftspeicher 2 besitzt einen Aufzugsschlitten 2.2, der von einem sich drehenden Antriebsnocken 2.1 einer hier nicht dargestellten Antriebswelle kontinuierlich aufgezogen wird, und dem bei Erreichen seiner Endstellung ein Abtriebsteil 2.3 sprungartig nachläuft, das wiederum auf bekannte und hier nicht näher dargestellte Weise die Schaltwelle 4 antreibt. Zusätzlich ist erfindungsgemäß seitlich am Aufeugsschlitten 2.2 eine Kontur 2.4, hier beidseitig, vorgesehen, in die jeweils eine Rolle 3.3 eines KoppelgUedes 3 eingreift. Das Koppelglied 3 besteht weiterhin aus zwei Hebeln 3.1, die in etwa in Höhe des Kraftspeichers 2 seitUch von diesem gelagert sind, sowie zwei gelenkig damit verbundenen Koppelstangen 3.2, die sich senkrecht im Lastumschaher-Gehäuse parallel zur Schaltwelle 4 nach unten erstrecken und an ihren f eien Enden mit einem axial auf der SchaltweUe 4 verschiebbaren Schalteinsatz 5 in Verbindung stehen.

Es ist natürUch auch möglich, seitUch am Aufzugsschlitten 2.2 nur an einer Seite eine Kontur 2.4 vorzusehen und entsprechend auch nur ein Koppelglied anzuordnen, jedoch bietet die beschriebene paarweise Anordnung StabiUtätsvorteile.

Die beschriebene Kontur 2.4 ist dabei so gestaltet, daß - je nach Bewegungsrichtung des AufzugsschHttens 2.2 des Kraft Speichers 2 - mittels des KoppelgUedes 3 beim Aufziehen des Kraftspeichers 2, d.h. vor der eigentlichen Lastumschaltung, der Schalteinsatz 5 axial auf der SchaltweUe 4 um einen gewissen Betrag a nach oben bzw. nach unten bewegt wird. Der axial auf der SchaltweUe 4 verschiebbare Schalteinsatz 5 ist gemeinsam mit dieser durch den ausgelösten Kraftspeicher 2 drehbar, dies ist beispielsweise durch eine mehrfach gezahnte Ausbildung der SchaltweUe 4 möglich, die dadurch eine formschlüssige Mitnahme des Schalteinsatzes 5 gestattet, ohne dessen axiale Verschiebbarkeit zu beeinträchtigen. Zur

SichersteUung dieser Wirkungsweise ist zwischen dem unteren Teil des KoppelgUedes 3 und dem Schalteinsatz 5 beispielsweise ein - in den Figuren nicht näher dargesteUtes - Lager, ein KugeUager etwa, vorgesehen.

Auf dem Schalteinsatz 5 sind übereinander zwei Kurvenscheiben 6, 7 mit stirnseitigen Schaltkurven zur Betätigung der beiden NAC 11, 12 angeordnet, die jeweüs aus einer direkt übereinander angeordneten oberen Teilkurvenscheiben 6.1, 7.1 und einer unteren Teilkurvenscheibe 6.2, 7.2 bestehen.

Auf dem Schalteinsatz 5 sind weiterhin zwei Kurvenscheiben 8, 9 zur Betätigung zweier beweghcher mechanischer Kontakte 13, 14 angeordnet, die später erläutert werden. SeitUch neben den jeweiligen Kurvenscheiben 6, 7 sind jeweils BetätigungsroUen 11.1, 12.1 angeordnet, derart, daß je nach SteUung des Schalteinsatzes 5 jeweils die beiden oberen Teilkurvenscheiben 6.1, 7.1 oder die beiden unteren Teilkurvenscheiben 6.2, 7.2 mit den jeweüigen BetätigungsroUen 11.1, 12.1 korrespondieren. Diese BetätigungsroUen 11.1, 12.1 wirken über Winkelhebel 11.2, 12.2 auf die jeweüige VAC 11, 12 und betätigen diese. Im stationären Zustand des Lastumschalters ist jeweUs zwischen den BetätigungsroUen 11.1, 12.1 und den dazugehörigen Teilkurvenscheiben 6.1, 7.1 bzw. 6.2, 7.2 ein Zwischenraum, da die NAC 11, 12 im stationären Zustand ohne Kraft von außen geschlossen sind; diese werden erst während der Lastumschaltung kraftschlüssig durch die jeweüige Teilkurvenscheibe über die jeweilige RoUe und den jeweüigen Betätigungshebel betätigt und kurzzeitig geöflhet. Dieser erläuterte Zwischenraum im stationären Zustand macht es möglich, den Schalteinsatz 5 und damit die Kurvenscheiben 6, 7 zu verschieben, ohne daß es zu KolUsionen zwischen diesen und den BetätigungsroUen 11.1, 12.1 kommen kann.

In ähnUcher Weise sind auf dem Schalteinsatz 5 die zwei weiteren Kurvenscheiben 8, 9 zur Betätigung der beiden beweglichen mechanischen Kontakte 13, 14 vorgesehen. Die Kurvenscheiben 8, 9 sind ebenfaUs in jeweüs übereinander angeordnete Teilkurvenscheiben 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 unterteüt. Abhängig von der Drehrichtung der SchaltweUe korrespondieren entweder die beiden oberen Teilkurvenscheiben 8.1, 9.1 oder die beiden unteren Teilkurvenscheiben 8.2, 9.2 mit seitUch angeordneten ersten RoUen 13.1, 14.1 bzw. zweiten RoUen 13.2, 14.2. In Figur 1 ist der Eingriff der beiden unteren Teilkurvenscheiben 8.2, 9.2 dargesteUt.

Die RoUen 13.1, 14.1; 13.2, 14.2 stehen jeweUs mit federbelasteten Kniehebeln 13.3, 14.3 in Nerbmdung, die auf die drehbar gelagerten mechanischen Kontakte 13, 14 wirken, derart, daß diese über einen Totpunkt hinaus in zwei SchaltsteUungen bringbar sind. Der erste mechanische Kontakt 13 wirkt als Schaltkontakt SKM und verbindet, jenachdem welche SteUung er emnimmt, entweder die beiden festen Kontakte SKM^ oder die beiden festen Kontakte SKMB miteinander. Der zweite bewegUche Kontakt 14 wirkt als mechanischer

Hilfskontakt HKM und verbindet, jenachdem, welche SteUung er einnimmt, entweder die beiden festen Hilfskontakte HKM^ oder die beiden festen Hilfskontakte HKMß miteinander. Die beiden bewegUchen mechanischen Kontakte 13, 14 sind in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet.

Die Betätigung der entsprechenden RoUen 13.1, 14.1; 13.2, 14.2 und damit der beiden Kniehebel 13.3, 14.3 durch die entsprechenden Teilkurvenscheiben 8.1, 9.1 bzw. 8.2, 9.2 der Kurvenscheiben 8, 9 erfolgt wiederum kraftschlüssig, d.h. im stationären Zustand befinden sich Kurvenscheiben 8, 9 und RoUen 13.1, 14.1; 13.2, 14.2 nicht in Eingriff so daß - wie das weiter oben für die Betätigung der NAC bereits beschrieben wurde - vor Beginn der Lastumschaltung ein axiales Verschieben des Schalteinsatzes 5 ohne weiteres, insbesondere ohne Kollision mit irgendwelchen Betätigungselementen, hier den RoUen, mögüch ist.

Zwischen der Betätigung der VAC 11, 12 und der mechanischen Kontakte 13, 14 besteht jedoch dennoch ein wesentlicher Unterschied:

Die VAC 11, 12 sind, bauartbedingt, im stationären Zustand stets geschlossen, haben also einen sich ohne zusätzliche Krafteinwirkung selbsttätig einsteUenden stabilen Zustand, bedingt durch das Vakuum im Inneren und eine Zusatzfeder.

Daraus folgt, daß eine emzige Kurvenscheibe zur Betätigung, d.h. das zeitweise Umschalten in den anderen Schaltzustand, ausreicht. Sobald die Wirkung dieser Kurvenscheibe wegfaUt, kehrt die VAC selbsttätig in den stabüen geschlossenen Schaltzustand zurück. Anders ist dies bei den beschriebenen mechanischen Kontakten 13, 14. Hier kann jeder beweghche Kontakt 13, 14, der um einen Drehpunkt gelagert ist, bedingt durch den jeweüigen federbelasteten Kniehebel, über einen Totpunkt bewegt werden und zwei stabüe Zustände einnehmen. Jedem bewegUchen mechanischen Kontakt 13, 14 sind demnach jeweüs eine obere erste RoUe 13.1, 14.1 bzw. eine untere zweite RoUe 13.2, 14.2 zugeordnet, die ein alternierendes Umschalten zwischen den beiden stabüen Schaltzuständen gestatten.

Um den Aufbau des Lastumschalters einfach zu gestalten, ist es auch mögüch, die im Ausführungsbeispiel getrennt dargesteUten Kurvenscheiben 8, 9 zu einer einzigen Kurvenscheibe mit nur einer oberen und einer unteren Teilkurvenscheibe zusammenzufassen, derart, daß in jeder Schaltrichtung die Betätigung von SKM als auch HKM nur durch eine einzige Teilkurvenscheibe erfolgt.

Die bisherigen Erläuterungen beziehen sich nur auf eine Phase eines erfindungsgemäßen Lastumschalters. Bei einem dreiphasigen Lastumschalter sind die erläuterten mechanischen und elektrischen Betätigungs- sowie Schaltelemente aUer drei Phasen besonders vorteilhaft in einer einzigen horizontalen Ebene angeordnet. Die Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung schematisch von oben.

Es ist erkennbar, daß innerhalb des IsoUerstoflzylinders 1 die SchaltweUe 4 mit dem auf ihr befindlichen, axial verschiebbaren und gemeinsam mit ihr drehbaren Schalteinsatz 5 angeordnet ist, der übereinander die Kurvenscheiben 6, 7, 8, 9 mit den jeweiligen

Teilkurvenscheiben trägt.

Es ist weiter erkennbar, daß zentrisch um diese Kurvenscheiben herum für jede Phase die beiden VAC, wobei eine als elektrischer Schaltkontakt SKV und die andere als elektrischer

Hilfskontakt HKV gemäß der in Fig. 4 dargesteUten Schaltung wirkt, sowie die mechanischen

Kontakte zur doppelpoUgen Unterbrechung, wobei der eine als mechanischer Schaltkontakt

SKM und der andere als mechanischer Hilfskontakt HKM wirkt, angeordnet sind.

Die Bereiche, in denen jeweüs die Schalt- und Betätigungsmittel einer Phase sich befinden, sind durch von Pfeüen begrenzte Bereiche in der Fig. 2 gekennzeichnet.

Natürlich ist auch eine zusätzliche Anordnung an sich bekannter Dauerhauptkontakte zur Dauerstrormiihrung, d.h. zur Entlastung der Schaltkontakte im stationären Betrieb, mögüch. Solche um Dauerhauptkontakte erweiterte Schaltungen sind bekannt. Da die Dauerhauptkontakte unabhängig von der Schaltrichtung bei der Lastumschaltung als erste geöffnet und als letzte geschlossen werden, kann ihre Betätigung auf an sich bekannte Weise durch eine fest mit der SchaltweUe 4 in Verbindung stehende Kontur oder Kurvenscheibe erfolgen. Ein schaltrichtungsabhängiges axiales Verschieben ist nicht erforderUch. Im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind solche Dauerhauptkontakte jedoch bewußt weggelassen worden.

Die Erfindung gestattet insgesamt eine einfache Realisierung unsymmetrischer Schaltungen, d.h. eine einfache gerätetechnische Umsetzung gleicher Betätigungsreihenfolgen elektrischer und mechanischer Schaltelemente bei einem Lastumschalter unabhängig von dessen Schaltrichtung, die, bedingt durch den in zwei Richtungen aufzieh- und auslösbaren Kraftspeicher, alterniert.

Die erforderUche Bewegung zur erfindungsgemäßen schaltrichtungsabhängigen Verschiebung wird auf einfache Weise während der kontinuierüchen Bewegung des AufzugsschUttens eines an sich bekannten Kraftspeichers, vor Beginn des eigenthchen Umschaltvorganges also, erzeugt. Dazu ist nur die beschriebene zusätzhche Kontur seitUch am Aufzugsschlitten erforderUch; bis auf diese leicht reaUsierbare Veränderung können die bekannten Kraftspeicher in unveränderter Form verwendet werden, was weitere Vorteüe bietet.

Es versteht sich, daß Zahl und Form der Kurvenscheiben und der Betätigungs- und Schahelemente, und zwar sowohl der elektrischen als auch der mechanischen Schaltelemente, an die jeweüs zu reaüsierende Schaltung anpaßbar sind und die Erfindung nicht auf das

erläuterte Aus ^* führungsbeispiel mit zwei VAC pro Phase und zwei doppelpohge mechanische Schaltkontakte pro Phase beschränkt ist.