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Schaltschütz
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Schaltschütz, bei dem die mechanische Verbindung zwischen Antrieb und beweglichen Kontakten durch ein Lenkergestänge gesichert ist.
Schaltschütze dieser Art sind bereits bekannt. Die Anwendung eines Lenkergestänges zum übertragen der Bewegung des Betätigungsmagnets auf den Kontaktträger findet bei allen Schaltschützen statt, wo die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers von der Bewegungsrichtung des Betätigungsmagnets abweicht, wie z. B. bei zueinander senkrechten oder einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen, und auch bei Schaltschützen, wo der Kontaktträger nicht unmittelbar durch den Betätigungsmagnet bewegt wird.
Schaltschütze mit Bewegungsübertragung durch ein Lenkergestänge sind aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. Die Bestandteile des Schaltschützes können vorteilhaft angeordnet und die Erregerwicklungen eines Betätigungsmagnets leicht und einfach ausgewechselt werden. Ausserdem besteht die Möglichkeit, die Schaltgeschwindigkeit der beweglichen Kontakte im Verhältnis zur Bewegungsgeschwindigkeit eines Betätigungsmagnets durch geeignete Wahl des übersetzungsverhältnisses des Lenkergestänges zu verringern. Auch können die Aufschlagrichtungen von Kontakten und Betätigungsmagnet voneinander verschieden gewählt werden. Infolge der Verringerung der Schaltgeschwindigkeit der Kontakte nimmt auch das Prellen der Kontakte beim Aufschlagen ab, wodurch ihre Lebensdauer zunimmt.
Auch die zueinander senkrechten oder einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen führen ein Abnehmen des Prellen herbei, da dann die beim Aufschlagen entstehenden Schwingungen in voneinander verschiedenen Richtungen vor sich gehen.
Die Schaltstellen sind aber von aussen her überhaupt nicht oder nur schwierig zugänglich, wobei ihr Ausbau umständlich ist. Wenn demnach die Kontakte zusammenschweissen oder die Kontaktträger schadhaft werden, können sie bei den meisten Schaltschützen nicht ausgebaut und ausgewechselt werden, ohne die Anschlüsse zu lösen, das ganze Schaltschütz herauszuheben und zu zerlegen.
Das Lenkergestänge besteht bei einer bekannten Art von Schaltschützen aus einer Welle mit Mitnehmerarmen, die durch den Betätigungsmagnet verschwenkt werden. Die Mitnehmerarme sind über eine Welle oder einen Zapfen unmittelbar mit einem oder mehreren beweglichen Kontaktträgern verbunden. In ihrer Mittelstellung stehen sie senkrecht zur Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktträger, wobei sie entsprechend der eingeschalteten bzw. ausgeschalteten Lage von der Mittelstellung in beiden Richtungen um etwa gleiche Winkelbeträge ausschlagen. Dies hat zur Folge, dass der die Mitnehmerarme mit den beweglichen Kontaktträgern verbindende Zapfen sich auf einem verhältnismässig grossen Kreisbogen bewegt, wodurch erreicht werden kann, dass der bewegliche Kontaktträger bei Betätigung eine Bewegung ausführt, die von der Geraden kaum abweicht.
Das Verhältnis von Kontaktträgergeschwindigkeit und Betätigungsmagnetgeschwindigkeit ist während der Schaltbewegung praktisch konstant, so dass die beweglichen Kontakte den Geschwindigkeitsänderungen des Betätigungsmagnets nur bei einer Geschwindigkeitsuntersetzung folgen. Dies führt ungünstigere
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Verschleissverhältnisse herbei, weil die Kontaktträger bei ihrer Betätigung eine wenn auch geringe Seitenbewegung ausführen. Bei Kontakten von Doppelschaltern werden dadurch die Kontakte nicht gleichzeitig geschaltet. Die Geschwindigkeit des Betätigungsmagnets nimmt beim Einschalten mit der Abnahme des Luftspaltes zu, wodurch auch die Schaltgeschwindigkeit bzw. die Aufschlaggeschwindigkeit der Kontakte zunimmt. Diese Geschwindigkeitszunahme wird noch grösser, wenn die Kontakte während des Gebrauches abnehmen.
Infolge dieser Abnahme erfolgt nämlich die Kontaktnahme später als bei neuen Kontakten, so dass auch die Aufschlaggeschwindigkeit zunimmt. Die erhöhte Aufschlaggeschwindigkeit hat dann ein grösseres Prellen zur Folge, was wieder einen schnelleren Verbrauch der Kontakte mit sich bringt. Die Lebensdauer der Kontakte wird somit verringert.
Es ist auch ein Schaltschütz mit Lenkergestänge bekannt, bei welchem der Mitnehmerarm durch den Anker des Betätigungsmagnets gebildet wird, der um eine Achse verschwenkt werden kann. Die Bewegung des Ankers wird durch einen Mitnehmer auf den geradegeführten Kontaktträger übertragen, der zwischen Anker und Kontaktträger ohne Zwangsverbindung vorgesehen ist. Das Lenkgestänge ist einem Kurbelgetriebe ähnlich, wo dem Kurbelarm der Mitnehmerarm bzw. der Anker und der Pleuelstange der Mitnehmer entspricht. Der Mitnehmerarm steht in keiner Betriebslage senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kontaktträgers. Vielmehr liegt er aus dieser Lage in Richtung der Einschaltung, d. h. in Richtung auf den Kontaktträger zu verschwenkt.
Somit wird durch den Mitnehmerarm und Mitnehmer in jeder Schaltlage ein stumpfer Winkel eingeschlossen, dessen Betrag in der Ausschaltlage geringer ist und während der Einschaltbewegung zunimmt. Infolge der Anordnung der Lenkergestängeteile bzw. infolge der Änderung des durch den Mitnehmerarm und den Mitnehmer eingeschlossenen Winkels bei der Schaltbewegung wird das übersetzungsverhältnis und somit auch das Verhältnis von Kontaktgeschwindigkeit und Ankergeschwindigkeit geändert. Die Änderung der Geschwindigkeitsverhältnisse erfolgt derart, dass bei fortschreitender Verlagerung des Magnetankers die Bewegungsgeschwindigkeit der Kontakte im Verhältnis zur Ankergeschwindigkeit stetig abnimmt.
Der Mitnehmerarm und der Mitnehmer schliessen dabei in eingeschalteter Lage einen Winkel von etwa 1800 ein, wodurch die Baulängen der beiden Bestandteile praktisch addiert werden. Dies hat einen verhältnismässig erhöhten Raumbedarf zur Folge, wodurch auch die Abmessungen des Schaltschützes grösser werden.
Hiezu kommt, dass im Verlauf der Schaltbewegung auch der durch die Mitnehmer und die beweglichen Kontaktträger eingeschlossene Winkel verhältnismässig gross wird. Demzufolge ist der bewegliche Kontaktträger ziemlich hohen Seitenkräften ausgesetzt, die eine Zunahme der Reibung und des Verschleisses mit sich bringt, so dass die Lebensdauer des Schaltschützes ungünstig beeinflusst wird.
Der durch den Mitnehmer und den beweglichen Kontaktträger eingeschlossene Winkel und somit die Höhe der Seitenkräfte könnte durch Vergrösserung der Baulänge des Mitnehmers verringert werden.
Hiedurch würden aber der Raumbedarf des Lenkergestänges und somit die Abmessungen des Schaltschützes bedeutend zunehmen. Die Übersetzungsverhältnisse gestalten sich dabei während der Einschaltbewegung derart, dass in einem ersten Abschnitt der Bewegung des Mitnehmerarmes geringeren Verlagerungen des Mitnehmerarmes bzw. des Ankers grössere Bewegungen des Kontaktträgers zugeordnet sind. Erst dann erfolgt der Aufschlag der Kontakte bzw. die Kontaktnahme und nachher das Zusammendrücken ("Überziehen") der Kontaktfedern. In diesem Bewegungsabschnitt ist zur geeigneten Weiterbewegung des beweglichen Kontaktträgers bereits eine verhältnismässig grosse Verlagerung des Mitnehmerarmes bzw. des Ankers erforderlich. Der Gesamtweg des beweglichen Kontaktträgers ist der Summe des öffnungswege der Kontakte bzw. des überziehens gleich.
Der Weg des überziehens, der durch den beweglichen Kontaktträger nach Kontaktnahme zurückgelegt wird, kann bei neuen Kontakten sogar 40% des Gesamtweges der Kontaktträger betragen, da dann eine geeignete Druckkraft selbst bei Abnahme der Kontakte gesichert werden kann.
Aus dem oben Ausgeführten folgt, dass der Anker bis zum Aufschlagen der Kontakte einen geringeren oder gleichen Weg zurücklegt wie im Abschnitt des überziehens. Dies bedeutet, dass im Zeitpunkt der Kontaktnahme, wenn der Magnet die zum Zusammendrücken der Kontaktfedern erforderliche hohe Kraft ausüben soll, wegen der geringen Bewegung des Ankers der Luftspalt zwischen den Magnetpolen noch verhältnismässig gross ist. Deshalb ist ein ziemlich umfangreicher Betätigungsmagnet erforderlich, der geeignet ist, bei grossem Luftspalt die erforderliche Zugkraft auszuüben. Wäre das Lenkergestänge derart gewählt, dass im Zeitpunkt der Kontaktnahme der Luftspalt zwischen den Magnetpolen geringer wird, würde das überziehen abnehmen, wodurch dann bei Abnahme der Kontakte die Kontaktdruckkraft aufgehoben werden würde.
Die Bewegungsverhältnisse können durch eine Verlängerung des Mitnehmers günstiger gestaltet werden. Dies hätte aber eine weitere Zunahme des Raumbedarfes des Lenkergestänges und der
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Abmessungen des Gerätes zur Folge.
Die Erfindung bezweckt, den beweglichen Kontaktträger derart geradzuführen, dass seitlich gerichtete Bewegungen nicht auftreten und zwecks Verringerung der Reibung und des Verschleissens und um die Lebensdauer zu erhöhen der bewegliche Kontaktträger von geringeren seitlich gerichteten Kräften entlastet ist. Die Erfindung bezweckt ferner, dass beim Zusammenschweissen der Kontakte bzw. bei am beweglichen Kontaktträger auftretenden Fehlern der bewegliche Kontaktträger an der Einbaustelle des Schaltschützes ausgebaut und die fehlerhaften Kontakte oder der bewegliche Kontaktträger schnell und einfach ausgewechselt werden können, wodurch Stillstandzeiten des Schaltschützes oder des geschützten Apparates weitgehend verkürzt werden.
Die Erfindung bezweckt ferner eine Verringerung der Aufschlaggeschwindigkeit der Kontakte, des Raumbedarfes des Lenkergestänges und der Abmessungen des Betätigungsmagnets.
Ausgehend nun von einem Schaltschütz, bei dem die mechanische Verbindung zwischen Antrieb und beweglichen Kontakten durch ein Lenkergestänge gesichert ist, wobei der Antrieb, z. B. ein Elektromagnet, unmittelbar oder mittelbar Mitnehmerarme und bewegliche Kontaktträger in Form von langgestreckten, in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar gelagerten Prismen betätigt, ist erfindungsgemäss zwischen Mitnehmerarm und beweglichem Kontaktträger ein übertragungsarm angebracht, dessen anderes Ende an der dem Mitnehmerarm abgewandten Seite des beweglichen Kontaktträgers gelagert ist.
Mittels eines auf diese Weise angeordneten übertragungsarmes geeigneter Länge können sämtliche angeführten Ziele der Erfindung erreicht werden, ohne dass durch die Länge des übertragungsarmes die Abmessungen vergrössert werden würden. Durch den übertragungsarm wird ermöglicht, den beweglichen Kontaktträger geradezuführen. Infolge der geeigneten Länge des übertragungsarmes schliesst er mit dem beweglichen Kontaktträger während der Betätigung einen geringen Winkel ein, so dass seitliche Kräfte, denen die geradegeführten beweglichen Kontaktträger ausgesetzt wurden, unerheblich sind. Dies hat eine Verringerung der Reibungen und eine Zunahme der Lebensdauer zur Folge.
Ebenfalls infolge der geeigneten Länge des übertragungsarmes kann er an die beweglichen Kontaktträger an einer Stelle angeschlossen werden, die von aussen her leicht zugänglich ist. Somit können die beweglichen Kontaktträger auch bei eingebautem und angeschlossenem Schaltschütz ausgebaut werden. Durch die erfindungsgemässe Anordnung ist es möglich, ein Lenkergestänge zu verwenden, bei dem übertragungsarm und Mitnehmerarm während der Betätigung in jeder Lage einen spitzen Winkel einschliessen, der in der Ausschaltlage grösser ist als in der Einschaltlage und während der Einschaltbewegungen allmählich geringer wird.
Demzufolge gestalten sich übersetzung und Bewegungszustand des Lenkergestänges derart, dass die Aufschlaggeschwindigkeit der Kontakte erheblich vermindert und der Luftspalt zwischen den Magnetpolen im Zeitpunkt der Kontaktnahme wesentlich geringer wird als bei den bekannten Anordnungen. Infolge der Abnahme der Aufschlaggeschwindigkeit der Kontakte wird auch das Prellen geringer, so dass die Lebensdauer der Kontakte verlängert wird. Der verhältnismässig geringere Luftspalt zwischen den Magnetpolen im Zeitpunkt der Kontaktnahme ermöglicht, die Abmessungen des Betätigungsmagnets zu verringern, wobei der Raumbedarf des Lenkergestänges und die Abmessungen des Schaltschützes gering sind.
Nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schaltschützes dargestellt ist. Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines dreipoligen Schaltschützes in ausgeschalteter Lage. Fig. 2 ist eine Draufsicht zur Fig. 1. Fig. 3 ist eine Seitenansicht des dargestellten Ausführungsbeispieles im Zeitpunkt der Kontaktnahme. Fig. 4 zeigt die Einschaltlage in Seitenansicht.
Ein Hlatekörper --1-- aus Isoliermaterial dient zur Halterung von Anschlussschienen --2 bzw.
2a-mit Anschlussschrauben-3 bzw. 3a--. Mittels Befestigungsschrauben-5 bzw. 5a-- sind ruhende Kontaktträger-4 bzw. 4a-- mit den Kontakten-6 bzw. 6a-mit den Anschlussschienen - 2 bzw. 2a-- verbunden.
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--20-- befestigt.- aus Isoliermaterial beweglich angeordnet. In deren Öffnungen --10a-- sind bewegliche Kontaktbrücken-8-mit beweglichen Kontakten-7 und 7a-angebracht.
Der Kontaktdruck wird durch Federn-9-in den Öffnungen-10a-gesichert.
Die Profilstücke-18 und 18a-sind mit Lagern-19 bzw. 19a-versehen, in denen eine Betätigungswelle --15-- drehbar gelagert ist. An der Welle --15-- sind Mitnehmerarme --14 bzw.
14a--, sowie ein Betätigungsarm --16-- befestigt.
Mit-12 und 12a-sind Übertragungsarme bezeichnet, deren eines Ende mit einem Zapfen
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- -13-- der Mitnehmerarme --14 bzw. 14a-und deren anderes Ende mit einem Zapfen-11verbunden ist, der in Öffnungen der beweglichen Kontaktträge --10-- an seinen den Mitnehmerarmen-14 bzw. 14a-- abgewandten Enden geführt ist. Zwecks Geradeführung der beweglichen Kontaktträger-10-ist der Zapfen-11-in Bahnen-lc bzw. 1d-- geführt (Fig. 1 bzw. 3), die in Fortsätzen-la bzw. 1b-- des Tragkörpers --1-- aus Isolierstoff ausgebildet sind. An einen Zapfen --17-- des Betätigungsarmes --16-- ist ein nicht dargestellter Antrieb, z. B. ein Elektromagnet angeschlossen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Bewegungsrichtung des Antriebes senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kontakte. In den Zeichnungen zeigt ein Pfeil - die Einschaltbewegungsrichtung des Magnets, während ein Pfeil --B-- die Einschaltbewegungsrichtung der Kontakte-7 und 7a-angibt.
Das Schaltschütz kann in nicht dargestellter Weise mit einer Bogenlöschkammer und mit einem Gehäuse versehen werden. Die Ausschaltlage des Schaltschützes ist durch eine Rückführfeder --23-gesichert, die sich an einen Träger --22-- und an den Betätigungsarm --16-- anschliesst.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schaltschützes arbeitet wie folgt :
Durch den Betätigungsmagnet wird der Betätigungsarm-16-in Richtung des Pfeiles-Averschwenkt, wodurch auch die Welle-15-und die an ihr angebrachten Mitnehmerarme-14 und 14a-verschwenkt werden. Die Mitnehmerarme-14 bzw. 14a-ziehen die Übertragungsarme - 12 bzw. 12a-- in der Richtung des Pfeiles-B--. Mittels des Zapfens --11-- nehmen sie die beweglichen Kontaktträger --10-- mit, wodurch die beweglichen Kontakte-7 und 7a-- den ruhenden Kontakten-6 bzw. 6a-- zugeführt werden.
In Fig. 3 ist eine Arbeitslage dargestellt, in der die beweglichen Kontakte-7 bzw. 7a-mit den ruhenden Kontakten-6 bzw. 6a-gerade in Berührung gelangen (Kontaktnahme). In dieser Lage fällt die Richtung der Übertragungsarme-12 und 12a-etwa mit der Richtung der beweglichen Kontaktträger --10-- zusammen, wobei der Betätigungsmagnet bzw. der Zapfen --17-- des Betätigungsarmes --16-- mehr als die Hälfte der Bahn ihrer Gesamtbewegungen zurückgelegt haben.
In der Betriebslage gemäss Fig. 4 nimmt der Betätigungsarm --16-- seine obere Endlage ein, wobei die beweglichen Kontakte-7 und 7a-- unter der Wirkung der Federn --9-- auf die ruhenden Kontakte-6 bzw. 6a-gedrückt werden. Die in den Zeichnungen dargestellte Abmessung --a-- entspricht der"Überziehung", d. h. dem Weg, der der Zusammendrückung der Federn-9nach Kontaktnahme entspricht. Durch diese Überziehung wird der Kontaktdruck auch bei Abnahme der Kontakte gesichert.
Bei Ausschaltung erfolgt der beschriebene Vorgang unter Einwirkung der am Träger --22-verankerten Rückführfeder --23-- in der umgekehrten Reihenfolge, bis die Lage gemäss Fig. 1 wieder erreicht wird. Die beiden Endlagen des Betätigungsarmes sind durch den nicht dargestellten Antrieb begrenzt.
Infolge der Anbringung der Übertragungsarme-12 bzw. 12a-kann die Geradeführung der beweglichen Kontaktträger-10-in den Öffnungen --21-- bzw. in den Bahnen-lc und 1d-- einwandfrei gesichert werden. Die Richtungen der Übertragungsarme-12 bzw. 12a-weichen von den Bewegungsrichtungen der beweglichen Kontaktträger-10-nur wenig ab. Dies bedeutet, dass die beweglichen Kontaktträger-10-nur unerheblichen Seitenkräften ausgesetzt werden.
Durch Entfernung oder seitliche Bewegung des Zapfens --11-- können die beweglichen Kontaktträger --10-- selbst bei einem eingebauten und angeschlossenen Schaltschütz leicht ausgebaut bzw. ausgewechselt werden. Sie werden dann in Richtung des Pfeiles-C-herausgezogen. Werden anstatt des beweglichen Zapfens --11-- ein an den beweglichen Kontaktträgern befestigter Zapfen oder Zapfen verwendet, die aus den beweglichen Kontaktträgern --10-- an beiden Seiten hervorstehen oder eventuell aus ihrem Material selbst ausgebildet sind, so können die Übertragungsarme - 12 und 12a-durch eine seitliche Bewegung von den Zapfen getrennt werden, wobei dann die beweglichen Kontaktträger --10-- frei werden.
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Kontaktträger --10-- zusammen mit den ruhenden Kontaktträgern-4 und 4-- nach Entfernung der Schrauben-5 und 5a-in der bereits beschriebenen Weise herausgehoben und die Kontakte ausgewechselt.
Durch die Erfindung wird demnach erreicht, dass fehlerhaft gewordene Kontaktträger und Kontakte selbst bei zusammengeschweissten Kontakten ohne Ausbau des Schaltschützes von der Einbaustelle und ohne Zerlegung desselben ausgewechselt werden können.
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vorteilhafte Bewegungs- und Kraftverhältnisse erreicht, wobei auch die Aufschlaggeschwindigkeit der Kontakte erheblich abnimmt. Dabei werden die Abmessungen des Schaltschützes trotz der Anwendung der langen übertragungsarme --12 und 12a-nicht vergrössert. Das auf diese Weise entstandene erfindungsgemässe Lenkergestänge hat trotz der Abnahme der Kontaktgeschwindigkeit einen verhältnismässig engen Luftspalt zwischen den Magnetpolen im Zeitpunkt der Kontaktnahme zur Folge.
Wie ersichtlich, zeitigt die Erfindung im Verhältnis zu ähnlichen bekannten Geräten ein Schaltschütz von vorteilhaften technischen Eigenschaften, wodurch eine lange elektrische und mechanische Lebensdauer erreicht wird und auch die Abmessungen des Betätigungsmagnets geringer werden.
Es ist leicht einzusehen, dass auch andere Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich sind. Es ist z. B. möglich, die übertragungsarme --12 und 12a-nicht an beiden Seiten des Schaltschützes, sondern zwischen den. beweglichen Kontaktträgern-10-anzubringen. Die Kontaktträger-10- können ihrerseits ein einziges zusammenhängendes Stück bilden, anstatt je Pol aus separaten Stücken zu bestehen. Die Welle --15-- kann mittels eines verschwenkbaren Ankers unmittelbar durch den Betätigungsmagnet, aber auch über weitere Arme mittelbar betätigt werden. Der Betätigungsmagnet kann den Betätigungsarm-16-auch unmittelbar betätigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltschütz, bei welchem die mechanische Verbindung zwischen Antrieb und beweglichen Kontakten durch ein Lenkergestänge gesichert ist, wobei der Antrieb, z. B. ein Elektromagnet, unmittelbar oder mittelbar Mitnehmerarme und bewegliche Kontaktträger in Form von langgestreckten, in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar gelagerten Prismen betätigt, dadurch gekenn- zeichnet, dass zwischen Mitnehmerarm (14) und beweglichem Kontaktträger (10) ein übertragungsarm (12) vorgesehen ist, dessen eines Ende am Mitnehmerarm (14) und dessen anderes Ende an der dem Mitnehmerarm (14) abgewandten Seite des beweglichen Kontaktträgers (10) gelagert ist.
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