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Elektromagnetischer Überstromauslöser
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Überstromauslöser mit stromabhängiger Auslösever- zögerung, bei dem ein gleichzeitig als Kolben ausgebildeter Anker in einem feststehenden Gehäuse ge- führt ist, das eine Dämpfungsflüssigkeit enthält, wobei der Anker mindestens eine beim Anziehen von der
Dämpfungsflüssigkeit durchströmte Öffnung besitzt. i Bei Überstromauslösern ist es zweckmässig, die Verzögerungszeit für die Auslösung einstellbar zu machen, um sich verschiedenen Betriebsverhältnissen anpassen zu können, insbesondere wenn man eine
Staffelung der Auslösezeit bei mehreren hintereinanderliegenden Netzteilen braucht.
Hiebei bietet die stromabhängige Verzögerung der Auslösung den Vorteil, dass dadurch auch Überlastungen des angeschlos- senen Betriebsmittels erfasst werden. Da geringe Überströme die Anlageteile erst nach längerer Zeit ge- fährden, kann bei diesen die Auslösezeit wesentlich länger sein. Es sind Überstromauslöser bekannt, bei denen die Verzögerung mit mechanischen Einrichtungen erreicht wird. Letztere sind z. B. als Hemmwerke ausgebildet, welche eine Luftbremsung durch Flügelräder besitzen. Ferner sind Verzögerungsglieder be- kannt, die als Dämpfungskolben ausgebildet sind und die in einer Flüssigkeit, z. B. Öl, laufen. Hiebei steht der Anker des elektromagnetischen Auslösers über Gestänge mit dem Kolben in Verbindung.
Solche
Anordnungen haben aber den Nachteil, dass bei ihnen leicht Eigenschwingungen im mechanischen System auftreten können, die insbesondere bei Wechselstrom zu starken Belastungen des Systems führen, da das
Dämpfungsglied den Schwingungen nicht zu folgen vermag. Man hat deshalb auch bereits vorgeschlagen, den Anker selbst als Dämpfungskolben auszubilden und ihn mit einzelnen Kanälen zu versehen, die ver- schiedenen Querschnitt haben, wobei durch Abschliessen der einzelnen Kanäle die Einstellung der Verzö- gerungszeit vorgenommen wird.
Dieser Ausführung haften jedoch noch gewisse Nachteile an, da die Ein- stellung der Verzögerung einerseits nur stufenweise möglich ist, und anderseits ein Ausgleich der immer vorhandenen Fertigungsungenauigkeiten der massgebenden Teile zwecks Einhaltung einer bestimmten vor- gegebenen Strom-Zeit-Kennlinie nicht feinfühlig genug erfolgen kann.
Hier schafft die neue Anordnung Abhilfe, indem erfindungsgemäss vorgeschlagen wird, dass die durch- strömte Öffnung in einem Düsenkörper vorgesehen ist, der in einem mit dem Anker fest verbundenen Füh- rungsrohr zur willkürlichen Einstellung der Auslöseverzögerung axial verschiebbar angeordnet ist, und in die Öffnung ein Nadelkörper konzentrisch hineinragt. Dadurch, dass hiebei einer bestimmten Axialver- schiebung des Düsenkörpers eine bestimmte zugeordnete Korrektur der Verzögerungszeit entspricht, ergibt sich ausserdem beim Eichen des Auslösers der Vorteil einer nur einmalig erforderlichen Nachjustierung.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung. Mit 1 ist der Magnetkern be- zeichnet, der in bekannter Weise aus geschichteten Blechen besteht, und z. B. als geteilter C-I-Kern ausgebildet ist, sowie eine nicht näher dargestellte Wicklung besitzt, durch welche der Hauptstrom fliesst.
Der gleichartig geschichtete Anker 2 ist zylindrisch ausgebildet und innerhalb des Gehäuses 3 so angeordnet, dass er in diesem praktisch dicht gleitend geführt ist, wobei das Gehäuse 3 selbst in eine zylinderförmige
Aussparung des Magnetkernes 1 eingelassen ist und z. B. aus antimagnetischem Material hergestellt sein kann. In den Anker 2 ist ein Führungsrohr 4 formschlüssig eingesetzt, das an seinem oberen Ende ein , 3winde besitzt und durch eine Mutter 8 befestigt wird. Im Inneren des Führungsrohres 4 befindet sich der
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Düsenkörper 5, der zweckmässigerweise mit festem Schiebesitz im Führungsrohr 4 schwer verschiebbar angeordnet ist. Der Düsenkörper 5 besitzt eine zylindrische Bohrung, die am oberen Ende in ein Gewinde übergeht.
Ebenfalls axial verschiebbar geführt, befindet sich im Führungsrohr 4 der Nadelkörper 6, der erfindungsgemäss an seinem unteren Ende mit einem allseitig öldicht geschlossenen Ausdehnungsgefäss 7 i in Verbindung steht, das eine Flüssigkeit, vorzugsweise Toluol, enthält. Das Gehäuse 3 selbst ist mit einer Dämpfungsflüssigkeit, vorzugsweise Silikonöl, gefüllt, wobei der Flüssigkeitsspiegel um einen gewissen Betrag die Oberkante der Mutter 8 überragt. Zur Übertragung der Ankerbewegung nach aussen, greift ein Bügel 9 in entsprechende Bohrungen der Mutter 8 ein und steht seinerseits mit der Betätigungs- stange 10 in Verbindung. Letztere besitzt hiefür an ihrem unteren Ende eine Bohrung, in der der Bügel 9 gleitet.
Ausserdem ist die Stange 10 öldicht durch die Membrane 12 hindurchgeführt, wobei letztere mittels des Druckringes 11 das Gehäuse 3 an seinem oberen Ende öldicht abschliesst. Die Stange 10 steht in an sich bekannter Weise mit dem zugehörigen Schalter in Verbindung und wirkt z. B. auf dessen
Schaltschloss bzw. dessen Verklinkung ein.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende : 5 Beim Überschreiten eines bestimmten Stromwertes, der z. B. durch eine am Schalter befindliche, auf die Stange 10 einwirkende, nicht gezeichnete Rückstellfeder vorgegeben ist, versucht der Magnetfluss den
Anker 2 nach unten zu ziehen : Das im Gehäuse 3 befindliche Öl wirkt dabei bewegungshemmend. Es kann aus dem unterhalb des Ankers 2 befindlichen Raum im wesentlichen nur durch die Bohrung 4a des
Führungsrohres 4 und weiter durch den aus Düsenkörper 5 und Nadelkörper 6 gebildeten Ringspalt in den
Raum oberhalb des Ankers 2 gelangen, wobei dieser Ringspalt den die Durchströmung bestimmenden
Engpass darstellt ; Seine Grösse sowie die auf den Anker wirkende resultierende Kraft bestimmen die
Verzögerungszeit. Bei grosser Ringspaltfläche steigt das Öl schneller nach oben als bei kleiner.
Durch axiale Verschiebung des Düsenkörpers 5 relativ zum Nadelkörper kann somit die Verzögerungszeit fein- fühlig eingestellt werden.
Der Nadelkörper ist erfindungsgemäss von langgestreckter, sich verjüngender Form, so dass dadurch innerhalb des vorgegebenen Einstellbereiches gleichen Verschiebungsstrecken angenähert gleiche Ände- rungsfaktoren des Durchflusswiderstandes entsprechen, wobei Versuche ergeben haben, dass sich ohne weiteres ein Änderungsbereich von etwa zwei bei drei Grössenordnungen erreichen lässt. Der Düsenkörper
5 ist mit schwergängigem Schiebesitz im Führungsrohr 4 eingepasst, so dass es keiner besonderen Arre- tierungsmassnahmen bedarf. Zu seiner Verstellung wird in seine Gewindebohrung z. B. ein entsprechender
Bolzen eingeschraubt, der dann in bekannter Weise nach Art einer Abziehvorrichtung, die sich z. B. an der Mutter 8 abstützt, verschoben wird. Die Einstellung wird in der Regel nur einmalig bei der Eichung vorgenommen. Sie kann aber auch nachträglich erfolgen, z.
B. wenn im Betrieb eine Anpassung an ver- änderte Verhältnisse erwünscht ist. Es müssen dann lediglich der Druckring 11 gelöst und die Teile 9,10, 12seitlich umgeklapptwerden. Sofern die Rückführungdes Ankers 2 nach dem Anziehen in die gezeichnete
Ruhelage mit grösserer Geschwindigkeit erfolgen soll, was an sich erwünscht ist, um den Auslöser mög- lichstrasch wieder betriebsbereit zu machen, kann der Anker in bekannter Weise eine weitere, gegenüber dem Ringspalt im Querschnitt erheblich grössere Bohrung erhalten, die durch ein Rückschlagventil bei der
Abwärtsbewegung verschlossen bleibt, hingegen bei der Aufwärtsbewegung voll geöffnet ist.
Die Auslöser müssen in Verbindung mit den ihnen zugehörigen Schaltgeräten in einem verhältnismä- ssig grossen Temperaturbereich arbeiten können. Dadurch nimmt auch das Öl im Gehäuse 3 die jeweilige
Umgebungstemperatur an, wodurch sich die Viskosität des Öles, und damit die Durchflussverhältnisse im Ringspalt ändern. Daraus resultiert eine unerwünschte Veränderung der vorgegebenen Strom-Zeit-Kenn- linie des Auslösers mit der Temperatur. Um diesem Einfluss zu begegnen, sieht die neue Anordnung in eiherweiterenAusgestaltung eine Temperaturkompensation dadurch vor, dass der Nadelkörper erfindungs- gemäss im Führungsrohr 4 ebenfalls axial verschiebbar angeordnet ist und mit einem Ausdehnungsgefäss 7 in Verbindung steht, das vom Öl im Gehäuse 3 umgeben ist.
Das Ausdehnungsgefäss 7 ist im gewählten
Ausführungsbeispiel als Faltenbalg ausgebildet und erfindungsgemäss mit Toluol gefüllt, wodurch eine der Temperaturänderung des umgebenden Öles angenähert proportionale Längenänderung des Ausdeh- nungsgefässes erreicht wird. Das Öl hat durch die Bohrungen 4b im unten erweiterten Führungsrohr 4 allseitig zum Faltenbalg 7 Zutritt. Steigt die Öltemperatur, so dehnt sich das Toluol im Faltenbalg 7, und dieser damit selbst aus. Er stützt sich unten an der Stirnfläche des Führungsrohres 4 ab, so dass der
Nadelkörper 6 nach oben verschoben wird und den Ringspalt in dem Masse verkleinert, dass die Viskosi- tätsänderung des Öles in ihrer Auswirkung auf den Durchflusswiderstand praktisch kompensiert wird.
Je nach dem verwendeten Öl und der Flüssigkeit im Ausdehnungsgefäss, lässt sich durch entsprechende Be- messung des Faltenbalges der gewünschte Kompensationseffekt leicht erreichen.
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Die neue Anordnung besitzt den Vorteil, dass sich damit stromabhängig verzögerte Überstromauslöser in einfacher Weise herstellen lassen, die einerseits leicht und feinfühlig auf vorgegebenen Kennlinien eingestellt werden können und diese in weitem Masse unbeschadet wechselnder Betriebstemperatur beibehalten. Dabei werden der bisher erforderliche erhebliche Arbeitsaufwand für die Eichung solcher Auslöser auf einen Bruchteil vermindert und damit die Herstellungskosten beträchtlich gesenkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetischer Überstromauslöser mit stromabhängiger Auslöseverzögerung, bei dem ein gleichzeitig als Kolben ausgebildeter Anker in einem feststehenden Gehäuse geführt ist, das eine Dämpfungsflüssigkeit enthält, wobei der Anker mindestens eine beim Anziehen von der Dämpfungsflüssigkeit durchströmte Öffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung in einem Düsenkörper vorgesehen ist, der in einem mit dem Anker fest verbundenen Führungsrohr zur willkürlichen Einstellung der Auslöseverzögerung axial verschiebbar angeordnet ist, und in die Öffnung ein Nadelkörper konzentrisch hineinragt.