DE102006008338B3

DE102006008338B3 - Laststufenschalter mit Kraftspeicher

Info

Publication number: DE102006008338B3
Application number: DE102006008338A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Albrecht; Thomas Huber
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: CN101336462B; CN101336462A; KR101359592B1; JP2009527907A; JP4682252B2; RU2408106C2; KR20080114698A; WO2007095978A1; HK1122397A1; BRPI0621371A2; BRPI0621371B1; US8119939B2; UA91736C2; US20090000927A1; RU2008137773A; EP1991998B1; EP1991998A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter mit einem Kraftspeicher zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators unter Last. Erfindungsgemäß weist der Kraftspeicher eine oder mehrere Druckfedern auf, die bei Beginn einer Umschaltung gespannt werden. Gegenüber dem bisher bei solchen Kraftspeichern verwendeten Zugfedern weisen die Druckfedern eine deutlich höhere Langzeitfestigkeit auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter mit einem Kraftspeicher zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators unter Last.

Ein solcher Laststufenschalter mit einem zugehörigen Kraftspeicher ist aus der Druckschrift der Anmelderin „Laststufenschalter VACUTAP^® VV-Betriebsanleitung", Impressum BA164/03de, bekannt. Dieser Laststufenschalter vereinigt dabei in sich die Funktion sowohl eines Wählers zur leistungslosen Vorwahl der Anzapfung, auf die umgeschaltet werden soll, sowie eines Lastumschalters zur eigentlichen Umschaltung.

Der Kraftspeicher dieses bekannten Laststufenschalters weist ein Federblech auf, an dem mehrere Zugfedern mit jeweils einem Ende befestigt sind, die an ihrem jeweils anderen Ende an Lagerstellen angelenkt sind. Das Federblech wiederum ist an seinem freien Ende an einer Antriebskurbel drehbar befestigt. Die Antriebskurbel, die auf einer Schaltwelle befestigt ist, wird über einen Freilauf von einem Antriebselement, das zentrisch an der Schaltwelle und unabhängig von dieser drehbar gelagert ist, betätigt. Die Schaltwelle trägt an ihrer unteren Seite eine Malteserkurbel eines Maltesergetriebes. Das Malteserrad dieses Maltesergetriebes schließlich ist mit einer zentrisch im Inneren eines Isolierstoffrohres gelagerten, drehbaren Schaltersäule verbunden, die die Schaltelemente an einem Ausleger trägt.

In der Wandung des Isolierstoffrohres sind in mehreren horizontalen Ebenen die festen Stufenkontakte vorgesehen, die in jeder Ebene von einem der Schaltelemente an der Schaltersäule wahlweise beschaltbar sind.

Die Wirkungsweise dieses bekannten Kraftspeichers ist folgende:
Zu Beginn einer vorgesehenen Lastumschaltung, d. h. der Umschaltung von einer Wicklungsanzapfung auf eine benachbarte andere Wicklungsanzapfung, beginnt sich, betätigt in der Regel durch einen Motorantrieb, das Antriebselement langsam und kontinuierlich zu drehen. Es nimmt durch einen Anschlag die Antriebskurbel und damit auch das an ihr befestigte Ende des Federbleches mit, dadurch werden die Zugfedern ausgelenkt und gespannt. Nach zunächst 180° Drehwinkel, wenn die Zugfedern ihre maximale Auslenkung erreicht haben, gerät durch den Freilauf das Antriebselement außer Eingriff mit der Antriebskurbel. Nach Überschreiten des Totpunktes vollzieht sich die weitere Drehung der Antriebskurbel sprungartig, da zu diesem Zeitpunkt die Zugfedern noch gespannt sind.

Diese schnelle Drehbewegung der Antriebskurbel wird auf die Malteserkurbel des Maltesergetriebes und damit auf die Schaltersäule übertragen; die daran befestigten Schaltelemente schalten sprungartig jeweils auf benachbarte feste Stufenkontakte um. Die Lastumschaltung ist beendet.

Dieser Kraftspeicher hat sich seit vielen Jahren bei den verschiedensten Stufenschaltern bewährt. Allerdings sind die verwendeten Zugfedern nicht unbegrenzt mechanisch dauertest, sondern müssen nach einer bestimmten Betriebsdauer oder Schaltzahl aus Sicherheitsgründen ausgetauscht werden. Bisher war dies kein Problem, da nach einer solchen Schaltzahl in der Regel ohnehin Inspektionen am Laststufenschalter vorgenommen wurden. Durch die hohe Zuverlässigkeit der inzwischen verfügbaren und eingesetzten Vakuumschaltzellen und die Vorteile der Vakuumschalttechnik insgesamt können die Wartungsintervalle der Laststufenschalterletzt jedoch erhöht werden, so dass sich die beschränkte mechanische Dauerfestigkeit der verwendeten Zugfedern bei den bekannten Kraftspeichern zunehmend als Nachteil erweist.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen gattungsgemäßen Laststufenschalter mit einem Kraftspeicher, der Kraftspeicherfedern als Energiespeicher aufweist, anzugeben, der eine höhere mechanische Dauerfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Laststufenschalter mit Kraftspeicher mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Vorteil der Erfindung besteht neben der angestrebten nahezu unbegrenzten mechanischen Festigkeit der verwendeten Druckfedern, deren Bruch praktisch ausgeschlossen ist, nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auch darin, dass durch die Verwendung einer verstellbaren Zugstange mit einem Gewinde die Höhe der Kraft des Kraftspeichers kontinuierlich eingestellt werden kann. Damit ist es auf einfache Weise möglich, den Kraftspeicher vorab auf die unterschiedlichsten Lastschaltertypen einzustellen und hinsichtlich der frei gesetzten Kraft nach der Auslösung anzupassen. Der erfindungsgemäße Kraftspeicher ist für die unterschiedlichsten Laststufenschalter verwendbar; er kann sowohl bei unter Öl schaltenden Geräten mit mechanischen Schaltkontakten als auch bei solchen mit Vakuumschaltzellen eingesetzt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen:
1 den oberen Teil eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters mit Kraftspeicher in perspektivischer Darstellung
2 eine schematische seitliche Schnittdarstellung eines solchen Laststufenschalters mit Kraftspeicher.
Zunächst soll die 1 näher erläutert werden. Es ist eine Tragplatte 1 gezeigt, auf der der gesamte Kraftspeicher und die Getriebeanordnung zur Betätigung des Laststufenschalters angeordnet sind. Die Tragplatte 1 weist Haltewinkel 2 auf. Weiterhin ist ein Zahnrad 3 gezeigt, das mit der nicht dargestellten Motorantriebswelle verbunden ist. Das Zahnrad 3 treibt ein Antriebselement 4 über dessen Verzahnung 5 an. Das Antriebselement 4 wiederum besitzt zwei symmetrische Anschläge 6, 7, die mit einer Antriebskurbel 8 korrespondieren. Dies wird später noch näher erläutert werden. Oben auf der Antriebskurbel 8 ist ein Zugstangenkopf 9 einer Zugstange 10 drehbar gelagert. Die Zugstange 10 steht mit den weiteren Teilen des erfindungsgemäßen Kraftspeichers, die weiter unten noch näher erläutert werden, in Verbindung. Befestigt ist die Antriebskurbel 8 auf einer Schaltwelle 11, die senkrecht durch die Tragplatte hindurch nach unten führt und an ihrem unteren Ende eine hier nicht dargestellte Malteserkurbel aufweist. Diese Malteserkurbel ist in 2 gezeigt und dort mit dem Bezugszeichen 12 versehen. Diese Malteserkurbel 12 läuft in ein Malteserrad 13 ein, das wiederum mit der nicht dargestellten Schaltersäule in Verbindung steht.
Um die bereits erläuterte Zugstange 10 herum ist erfindungsgemäß ein Federrohr 14 vorgesehen. Das Federrohr 14 ist an einer Seite an einem Lagerbock 15 angelenkt; mittels eines senkrechten Lagerbolzens 16 ist es horizontal verschwenkbar. Zwischen Zugstange 10 und Federrohr 14 ist eine innere Druckfeder 17 vorgesehen, außerhalb des Federrohres 14 befindet sich konzentrisch eine äußere Druckfeder 18. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel wurde eine Anordnung mit innerer Druckfeder 17 und äußerer Druckfeder 18 gewählt, um hohe Kräfte zu erzeugen. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, nur eine einzige Druckfeder, wahlweise innerhalb oder außerhalb des Federrohres 14 angeordnet, vorzusehen. Es können auch mehr als zwei solche Druckfedern vorgesehen werden. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung stützen sich innere Druckfeder 17 und äußere Druckfeder 18 an einer Seite an einem festen Federwiderlager 19, das mit dem Federrohr 14 verbunden ist, ab. An der anderen Seite stützt sich die innere Druckfeder 17 an einem beweglichen inneren Federwiderlager 20, das nur in 2 dargestellt ist, und die äußere Druckfeder 18 an einem beweglichen äußeren Federwiderlager 21 ab. Inneres und äußeres Federwiderlager 20 und 21 stehen mit dem freien Ende der Zugstange 10 in Verbindung. Das innere Federwiderlager 20 ist dabei direkt an der Zugstange 10 befestigt. Zur Befestigung des äußeren Federwiderlagers 21, das das Federrohr 14 umschließt, an der Zugstange 10 sind im Federrohr 14 beidseitige Längsaussparungen 22 vorgesehen. Durch diese Längsaussparungen 22 ragt ein Befestigungsbolzen 23 nach außen, der Zugstange 10 und äußeres Federwiderlager 21 miteinander verbindet. In der 1 ist noch eine Rolle 24 gezeigt, die mit einem weiteren Malteserrad 25 zusammenwirkt, das auf bekannte Weise eine Stellungsanzeige 26 sowie auf ebenfalls bekannte Weise einen Vorwähler betätigt.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung, die in 1 dargestellt ist, ist folgende:
Zu Beginn jeder Umschaltung, d. h. jeder Betätigung des Lastumschalters dreht ein Motorantrieb über die nicht dargestellte Motorantriebswelle das Zahnrad 3. Diese Drehbewegung wird über die Verzahnung 5 auf das Antriebselement 4 übermittelt. Je nach Drehrichtung, die davon abhängt, ob die nächste Lastumschaltung in Richtung „höher" oder „tiefer" erfolgen soll, gerät einer der beiden Anschläge 6 oder 7 des Antriebselementes 4 in Formschluss mit der Antriebskurbel 8 und dreht diese mit. Dabei wird der an der Antriebskurbel 8 befestigte Zugstangenkopf 9 mitbewegt; die Zugstange 10 wird ausgelenkt und die Druckfedern 17, 18 werden gespannt. Nach einer Drehung der Antriebskurbel 8 um 180° hat die Zugstange 10 ihre neue Endstellung erreicht; die Druckfedern 17, 18 sind maximal gespannt, d. h. zusammengedrückt. Nach Überschreiten des Totpunktes gerät der bisher formschlüssig wirkende Anschlag 6 oder 7 außer Eingriff und die Drehbewegung der Antriebskurbel 8 und damit der Schaltwelle 11 wird schnell zu Ende geführt, da sich die Druckfedern 17, 18 sprungartig entspannen. Diese schnelle Drehbewegung wird über die Malteserkurbel 12 und das Malteserrad 13 auf die nicht dargestellte Schaltersäule des Laststufenschalters übertragen. Es erfolgt eine schnelle Umschaltung zwischen benachbarten festen Stufenkontakten im Isolierstoffzylinder.
In 2 ist die beschriebene erfindungsgemäße Anordnung noch einmal in seitlicher Schnittdarstellung gezeigt. Die aus dem Stand der Technik bekannten weiteren Bauelemente, die der Vollständigkeit halber mit dargestellt sind, werden nicht näher erläutert.
Es ist zu sehen, dass hier, nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, die Zugstange 10 an einem Ende durch ein Gewinde 27 mit dem inneren Widerlager 20 verschraubt ist. Durch dieses Gewinde 27, besonders vorteilhaft als Feingewinde ausgebildet, ergibt sich eine verstellbare Zugstange 10, bei der die wirksame Länge zwischen festem Federwiderlager 19 und den beweglichen Federwiderlagern 20, 21 auf einfache Weise verändert werden kann. Damit ist eine kontinuierliche Einstellung der Federlängen der Druckfedern 17, 18 und damit der wirksamen Federkräfte auf einfache Weise möglich. Der Kraftspeicher kann in dieser Ausführungsform leicht an die spezifischen Anforderungen an die Energie der auslösten Kraftspeicherfedern angepasst werden, die abhängig von Schaltertyp und Schaltsequenz unterschiedlich sein kann.
Es wäre im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Verstellmöglichkeit der Zugstange 10 durch ein weiteres Gewinde 28 am Zugstangenkopf 9 zu realisieren.

Claims

Laststufenschalter mit einem Kraftspeicher zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators unter Last, wobei der Laststufenschalter einen Isolierstoffzylinder aufweist, in dessen Wandung feste beschaltbare Stufenkontakte angeordnet sind, wobei zentrisch im Inneren des Isolierstoffzylinders eine drehbare Schaltersäule angeordnet ist, die von einer Antriebskurbel antreibbar ist und mindestens ein Schaltelement trägt, das mit den festen Stufenkontakten kontaktierbar ist und wobei die Antriebskurbel mit mindestens einer Kraftspeicherfeder mechanisch verbunden ist, derart, dass zu Beginn jeder Umschaltung die Antriebskurbel gedreht und die mindestens eine Kraftspeicherfeder gespannt wird bzw. werden, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kraftspeicherfeder eine Druckfeder (17, 18) ist, die sich mit ihrem einen Ende an einem festen Federwiderlager (19) abstützt, dass an der Antriebskurbel (8) eine Zugstange (10) angeordnet ist und dass an der Zugstange (10) mindestens ein bewegliches Federwiderlager (20, 21) angeordnet ist, an dem sich das andere Ende der mindestens einen Druckfeder (17, 18) abstützt.
Laststufenschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebskurbel (8) ein Zugstangenkopf (9), der die Zugstange (10) trägt, drehbar gelagert ist.
Laststufenschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass um die Zugstange (10) herum ein Federrohr (14) vorgesehen ist, das an einem Lagerbock (15) angelenkt ist und dass am Federrohr (14) das feste Federwiderlager (19) befestigt ist.
Laststufenschalter nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Druckfedern (17, 18) vorgesehen sind, wobei eine davon als innere Druckfeder (17) innerhalb des Federrohres (14) und die andere als äußere Druckfeder (18) konzentrisch außerhalb des Federrohres (14) und dieses umschließend angeordnet sind.
Laststufenschalter nach Patentanspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass sich innere Druckfeder (17) und äußere Druckfeder (18) an jeweils einem Ende gemeinsam am festen Federwiderlager (19) und am jeweils anderen Ende an einem beweglichen inneren Federwiderlager (20) bzw. einem äußeren beweglichen Federwiderlager (21) abstützen und dass sowohl bewegliches inneres Federwiderlager (20) als auch bewegliches äußeres Federwiderlager (21) an der Zugstange (10) befestigt sind.
Laststufenschalter nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (10) mittels eines Gewindes (27) direkt mit dem beweglichen inneren Federwiderlager (20) verschraubt ist.
Laststufenschalter nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (10) mittels eines weiteren Gewindes (28) mit dem Zugstangenkopf (9) verschraubt ist.