СТУПЕНЧАТЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
STEP SWITCH WITH WORM GEAR

Изобретение относится к ступенчатому выключателю с червячной передачей, установленной на головке ступенчатого выключателя и используемой с помощью привода для переключения ступенчатого выключателя, со средствами регистрации крутящего момента.
Из DE 19744465C1 уже известно, что очень большой интерес состоит в контроле ступенчатого выключателя в течение всего времени переключения под нагрузкой для обеспечения тем самым нормального функционирования. Обычно это достигается регистрацией характеристики крутящего момента, регистрацией позиции соответствующего текущего положения ступенчатого выключателя и сравнением полученной пары значений с заранее записанными значениями. При этом характеристика крутящего момента при каждом переключении под нагрузкой определяется с помощью действующих значений тока и напряжения с использованием активной мощности привода.
Обычно электродвигатель приводит ступенчатый выключатель в действие с помощью силовой передачи, конической зубчатой передачи и червячной передачи. Эти передачи соединены друг с другом валами и имеют разные передаточные отношения и коэффициенты полезного действия. Оба коэффициента могут повлиять на измерения крутящих моментов. В ременной передаче при высоких температурах дело может дойти, например, до проскальзывания ремня, вследствие чего коэффициент полезного действия падает. Однако даже низкие температуры имеют сильное влияние на характеристику крутящего момента. На фиг. 1 изображена упрощенная характеристика первого процесса переключения при -20°С. По изображенной абсциссе отложено время t, а по ординате - крутящий момент М. Здесь момент А времени характеризует начало процесса переключения. Как можно отчетливо увидеть, вначале крутящий момент возрастает очень сильно. Причинами этого являются, среди прочего, вязкий в холодном состоянии ремень в силовой передаче и вязкие смазочные средства в червячной и зубчатой конической передачах. После преодоления этих первых сопротивлений характеристика крутящего момента до момента В времени падает. Второй подъем между моментами В и С времени связан с приведением в действие аккумулятора энергии. Незадолго до запуска последний требует больше энергии для натяжения пружин. В момент С времени процесс переключения закончен. В то время как второй подъем, вызванный аккумулятором энергии, является характерным для характеристики крутящего момента переключения, первый между моментами А и В времени постоянно зависит от температуры и является тем самым непостоянным и не поддающимся исчислению.
Недостатком уровня техники является то, что три передачи оказывают влияние и на погрешности измерения. Последние определяются произведениями отдельных коэффициентов полезного действия на передаточные отношения и иногда могут стать очень большими. Это относится, в частности, к первым переключениям после продолжительной остановки всего приводного агрегата.
Задачей изобретения является возможно более точная регистрация крутящего момента у ступенчатого выключателя, действующая надежно и учитывающая влияние температуры с тем, чтобы исключить воздействующие на погрешности измерения всего привода факторы.
Задача решается с помощью ступенчатого выключателя с червячной передачей, причем согласно изобретению червячный привод имеет средства для регистрации крутящего момента с признаками первого пункта формулы изобретения.
В основу изобретения положена общая идея регистрации крутящего момента поближе к ступенчатому выключателю для полного исключения факторов привода и передач.
Ниже изобретение поясняется со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает характеристику крутящего момента процесса переключения при -20°С, известную из уровня техники;
фиг. 2 - червячную передачу ступенчатого выключателя согласно изобретению со средствами регистрации крутящего момента.
На фиг. 2 изображена червячная передача 1, состоящая из верхней части 2 корпуса, выполненной в качестве крышки, и из нижней части 3 корпуса. Внутри, среди прочего, имеется винтообразно выполненный червяк 4. Последний приводится во вращение от моторного привода с помощью здесь не показанных приводных рычагов и передач. Червяк механически соединен с червячным колесом 5 с геометрическим замыканием и приводит его в движение. Червячное колесо 5, в свою очередь, соединено с валом 6, непосредственно или опосредованно приводящим в действие ступенчатый выключатель и его детали, как, например, селектор, аккумулятор энергии и т.д.
На валу установлен по меньшей мере один радиоопрашиваемый поверхностный датчик (датчик SAW) 7. Радиоопрашиваемый поверхностный датчик 7 проводящим образом соединен с роторной антенной 7. Последняя выполнена радиальной и механически соединена с валом 6. Относительно роторной антенны 8 установлена с аксиальным дистанцированием дискообразно-радиально выполненная статорная антенна 9. Статорная антенна 9 непосредственно или с помощью держателя неподвижно зафиксирована в нижней части 3 корпуса. Передача энергии и данных осуществляется электромагнитным путем с помощью роторной и статорной антенн 8, 9.
Особенно предпочтительно, чтобы регистрация крутящего момента происходила после червяка 4 и червячного колеса 5, т.е. на выходе червячной передачи. Таким образом, коэффициент полезного действия и передаточное число всех ранее установленных передач не имеют никакого влияния на измерение. Погрешности измерения являются минимальными. Кроме того, допуски, изменяющиеся со временем, а также амортизация механически нагруженных деталей передач не должны учитываться при обработке измерений. Другим большим преимуществом является то, что бесконтактная передача энергии и данных по сравнению со скользящими контактами или непосредственным соединением почти не требуют техобслуживания.
Дополнительно радиоопрашиваемый поверхностный датчик 7 в состоянии измерять температуру вала 6. Благодаря этому появляется возможность коррекции измеренных значений характеристики крутящего момента на коэффициент, определяемый температурой.
Перечень позиций
1 - червячная передача
2 - верхняя часть корпуса
3 - нижняя часть корпуса
4 - червяк
5 - червячное колесо
6 - вал
7 - радиоопрашиваемый поверхностный датчик 7
8 - роторная антенна
9 - статорная антенна