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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumleistungsschalter,
insbesondere auf einen Schaltmechanismus eines Vakuumleistungsschalters.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Schaltmechanismus
eines Vakuumleistungsschalters, der die Zuverlässigkeit seines Betriebs durch
Einschränken
der Verformungen jeder Komponente sowie das leichte Einbauen zusätzlicher
Komponenten gewährleistet,
um multifunktional zu arbeiten.
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Allgemein
dient ein Leistungsschalter zum Schalten eines elektrischen Stromkreises
mit dem Ziel, eine Lasteinheit oder eine unter Last stehende Leitung
vor anomalen Strömen
zu schützen,
die durch anomale Situationen verursacht werden, wie etwa das Auftreten
eines Kurzschlusses in den von einem Kraftwerk oder einer Unterstation
zu einer elektrischen Anlage eines Verbrauchers ausgehenden Stromkreisen.
Leistungsschalter werden unterteilt in Wechselstrom-Leistungsschalter
und Gleichstrom-Leistungsschalter, je nach der angeschlossenen Leitung;
und sie werden in Vakuumleistungsschalter und in Gasdruck-Leistungsschalter
entsprechend dem Medium zur Lichtbogenabschirmung unterteilt, wenn
die Kontakte geschaltet werden.
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Im
allgemeinen befindet sich im Inneren des Leistungsschalters ein
Vakuum, oder es ist mit einem isolierenden Material ausgefüllt; und
weiter ist eine Lichtbogenlöscheinheit
zum Abschirmen des bei der Schaltoperation eines feststehenden Kontaktstückes und
eines beweglichen Kontaktstückes
erzeugten Lichtbogens im Vakuumbereich oder in dem mit isolierendem
Material gefüllten
Bereich im Leistungsschalter installiert. Ein Schaltmechanismus
zur Lieferung der Antriebskraft ist an ein verlängertes Ende des beweglichen
Kontaktstückes,
frei gegenüber dem umschlossenen
Bereich, installiert, um das bewegliche Kontaktstück mit dem
feststehenden Kontaktstück
in Berührung
zu bringen oder es von ihm zu trennen.
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Nachfolgend
wird der herkömmliche
Schaltmechanismus für
Vakuumleistungsschalter unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 beschrieben. Der Aufbau
und die Betriebsweise des herkömmlichen
Schaltmechanismus' für Vakuumleistungsschalter
bezieht sich auf das US-Patent Nr. 5,140,117.
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Beim
herkömmlichen
Schaltmechanismus für
Vakuumleistungsschalter ist der Endabschnitt eines Schalthebels 111 mit
langer flacher Form mit einem beweglichen Kontaktabschnitt 105 verbunden. Der
Schalthebel 111 ist drehend um eine erste Drehachse 113 angeordnet,
so daß er
in eine Einschaltposition oder Ausschaltposition bewegbar ist, in
der das bewegliche Kontaktstück 105 und
das feststehende Kontaktstück 103 gegenseitig
in oder außer
Kontakt gebracht werden, um das bewegliche Kontaktstück 105 in/oder
außer
Kontakt mit dem feststehenden Kontaktstück 103 zu bringen.
Eine Hebelantriebseinheit 121 umfaßt eine Abschaltfeder 117,
die an den Schalthebel 111 angeschlossen ist, um den Schalthebel 111 zu
betätigen.
Der Endabschnitt eines Armes 115 ist mit dem anderen Endabschnitt
des Schalthebels 111 verbunden, während der andere Endabschnitt
des Armes 115 die Verbindung mit der Hebelbetätigungseinheit 121 herstellt.
Eine Folgerolle 116 ist am freien Ende des genannten Endabschnittes
des Armes 115 drehbar angebracht, um durch Berühren eines
Steuernockens 129 verschoben zu werden. Die Abschaltfeder 117 ist
mit der ersten Drehachse 113 in einem bestimmten Abstand verbunden,
um den Schalthebel 111 elastisch in die Ausschaltposition
zu drücken.
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Nachfolgend
wird die Struktur der Hebelbetätigungseinheit 121 im
einzelnen beschrieben.
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Herkömmlicherweise
umfaßt
die Hebelbetätigungseinheit 121 des
Schaltmechanismus' für den Vakuumleistungsschalter
eine zweite Drehachse 124, die auf ei ner Basisplatte 121a befestigt
ist. Ein Ende einer Einschaltfeder 135 ist an der zweiten Drehachse 124 gehaltert.
Der Steuernocken 129, der mit der Drehachse 131 verbunden
ist, ist an den anderen Endabschnitt der Einschaltfeder 135 angeschlossen,
so daß er
sich drehen kann und eine Relativbewegung durch gegenseitiges Berühren mit
der Folgerolle 116 durchführt. Eine Halterungseinheit 123 ist
mit der Drehachse 131 verbunden, so daß sie drehbar ist und dabei
das untere Ende der Einschaltfeder 135 im Kreise herumführt. Eine
Einschaltsperre 137 ist mit der Seite des Steuernockens 129 verbunden,
so daß er
sich dreht, um die Einschaltfeder 135 zu veranlassen, den
ausgedehnten Zustand durch Einschränken der Drehung des Steuernockens 129 beizubehalten.
Eine Auslöseklinke 139 ist
an dem freien Endabschnitt der Halterungseinheit 123 montiert,
um die Halterungseinheit 123 am Drehen zu hindern, indem
sie durch die Abschaltfeder 117 angepreßt wird. Ein Stopper 127 ist
auf Seiten der Auslöseklinke
angeordnet, um die Drehung der Halterungseinheit 123 durch
gegenseitige Berührung
mit der Halterungseinheit 123 zu begrenzen.
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Der
Steuernocken 129 ist so montiert, daß er kreisend um die Drehachse 131 umläuft, die über die flache
Oberfläche
der Halterungseinheit 123 vorsteht, und der andere Endabschnitt
der Einschaltfeder 135 ist an der Seite des Steuernockens 129 angelenkt,
um den Nocken in Drehung zu versetzen.
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Ein
Stoppstift 133 ist vorspringend auf der Seitenoberfläche des
Steuernockens 129 angeordnet, und eine Rolle 134 ist
auf dem Stoppstift 133 angebracht, so daß sie drehbar
ist, um den freien Endabschnitt der Einschaltsperre 137 zu
kontaktieren.
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Nachfolgend
wird die Betriebsweise des herkömmlichen
Schaltmechanismus' für den Vakuumleistunssschalter
beschrieben.
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Damit
das bewegliche Kontaktstück
in Kontakt mit dem feststehenden Kontaktstück 103 kommt, wird
zuerst die Einschaltsperre 137 gedreht, um sich von der
Rolle 134 des Stoppstiftes 133 des Steuernockens 129 abzulösen.
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Durch
diese Operation wird die Einschaltsperre 137 von der Rolle 134 getrennt,
wie in 2 dargestellt
ist, und gleichzeitig dreht sich der Steuernocken 129 durch
die Zugkraft der Einschaltfeder 135 im Uhrzeigersinn.
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Aufgrund
der Drehung des Steuernockens 129 wird die Folgerolle 116 so
angedrückt,
daß sie sich
von der Drehachse 131 des Steuernockens 129 ablöst, woraufhin
der Schalthebel 111 sich in Richtung auf die Einschaltposition
dreht, wobei er um die erste Drehachse 113 kreist.
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Aufgrund
der Drehung des Schalthebels 111 gelangen das feststehende
Kontaktstück 103 und das
bewegliche Kontaktstück 105 miteinander
in Berührung,
und die Abschaltfeder 117 wird elastisch gespannt, indem
sie durch die Drehung des Schalthebels 111 gestreckt wird.
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Um
im Gegensatz dazu das bewegliche Kontaktstück 105 vom feststehenden
Kontaktstück 103 abzulösen, dreht
sich die Auslöseklinke 139,
um sich vom Endabschnitt der Halterungseinheit 123 zu trennen.
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Gemäß der erwähnten Drehung
dreht sich der Schalthebel 111, wenn die Auslöseklinke 139 von der
Halterungseinheit 123 getrennt ist, wie in 2 gezeigt, im Gegenuhrzeigersinn, wobei
er um die erste Drehachse 113 durch die Zugkraft der Abschaltfeder 117 kreist.
Dementsprechend dreht sich das Halterungselement 123 vorübergehend,
indem es um die zweite Drehachse 124 kreist, doch wird
die Drehung der Halterungseinheit 123 durch Kontaktieren des
Stoppers 127 gestoppt.
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Dementsprechend
wird infolge der Drehung des Schalthebels 111 das bewegliche
Kontaktstück 105 vom
feststehenden Kontaktstück 103 abgelöst.
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Kritisch
ist nun aber, daß bei
dem herkömmlichen
Vakuumleistungsschalter die Halterungseinheit durch die Zugkraft
der Abschaltfeder kreisend um die zweite Drehachse dreht, und die
Drehung durch Berührung
mit dem Stopper 127 mit einem Stoß sowohl auf die Halterungseinheit 123,
als auch auf den Stopper 127 gestoppt wird. Wenn dieser
Vorgang wiederholt durchgeführt
wird, kann eine Verformung und Abtrennung der Bauteile einschließlich des
Steuernockens aufgrund der Aufschlagskraft erfolgen, die durch die
Berührung
zwischen der Halterungseinheit 123 und dem Stopper 127 verursacht wird.
Dies kann die nachfolgend aufgeführten
Probleme herbeiführen.
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Erstens
kann die Zuverlässigkeit
der Anlage verringert werden, weil der Einschalt- oder Ausschaltvorgang
wegen der durch die Aufprallkraft verursachten Verformung der Bauteile
nicht sanft durchgeführt
werden kann.
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Zweitens
sind bei dem herkömmlichen
Vakuumleistungsschalter der exzentrisch gelagerte, von der Abschaltfeder
unterstützte
Schalthebel und Arm und der von der Einschaltfeder unterstützte Steuernocken
am unteren Abschnitt jeder Feder aufgehängt, und die feststehende Halterungsposition
bei jeder Feder ist gleich wie bei der oberen Position.
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Weiter
ist der Schalthebel aus einer Stahlplatte von großer Länge hergestellt,
und der Steuernocken ist aus einer Stahlplatte großer Breite
hergestellt, so daß die
Schwere des Schalthebels und des Steuernockens eine ungünstige Wirkung
auf die Kompressions-/Entspannungsoperation der Federn für die Kontaktgabe
oder Trennung des beweglichen Kontaktstückes an oder von dem feststehenden
Kontaktstück
haben. Weil der herkömmliche
Vakuumleistungsschalter ein Doppelglied verwendet, bestehend aus
dem Schalthebel und dem Betätigungsarm,
verlagert sich der Schwerpunkt der beiden Glieder mehr zur Abschaltfeder
hin als zum Schwerpunkt einer Mehrgliedverbindung.
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Wenn
es, drittens, Bedarf nach der Hinzufügung einer neuen Funktion gibt,
wird eine zusätzliche Installation
schwierig, weil die Hebelbetriebseinheit, die zwei Federn und einen
Steuernocken umfaßt,
als eine bauliche Einheit konstruiert ist.
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Viertens
kann die Lebensdauer des Leistungsschalters aufgrund der übermäßigen Anspannung
der Einschaltfeder geringer sein, weil es keine Erkennungseinrichtung
gibt, um das Ende des Spannens der Einschaltfeder zu erfassen, wenn
die Einschaltfeder elastisch gespannt ist.
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Fünftens gibt
es bei dem herkömmlichen
Vakuumleistungsschalter keine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des
Beendigungszustandes des Spannens oder des Erschöpfungszustandes der Spannenergie
der Einschaltfeder, entsprechend ist es unangenehm für einen
Benutzer, den Leistungsschalter zu benutzen.
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Sechstens
gibt es keine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Einschalt- oder
Ausschaltzustandes des Hauptstromkreises, so daß es für den Benutzer unangenehm ist,
den Leistungsschalter zu benutzen.
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Aus
EP 0 948 006 A2 ist
eine Anordnung zur Schaltstellungsanzeige und Abbrandanzeige bekannt.
Es sind zwei einander zugeordnete Anzeigeelemente (
7,
8)
vorgesehen, von denen das eine Anzeigeelement (
7) ortsfest
bezüglich
des feststehenden Kontaktes (
401) verbunden ist und das
andere Anzeigeelement (
8) fest bezüglich des beweglichen Kontaktes
verbunden ist. Das zweite Anzeigeelement (
8) macht die
Schaltbewegung des beweglichen Kontaktes (
411) mit. Aus
der jeweiligen Stellung der Anzeigeelemente (
7,
8)
zueinander ist die Schaltstellung und in der Schaltstellung Ein
gleichzeitig der Abbrand der Kontakte (
401,
411)
ablesbar. Weiterer Stand der Technik ist nicht bekannt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung für einen
Vacuumleistungsschalter zu schaffen, die in der Lage ist, die o.g. Probleme
zu lösen.
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Das
erste, mit der herkömmlichen
Technik verbundene Problem kann durch Bereitstellen einer Schaltvorrichtung
für einen
Vakuumleistungsschalter gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst
werden, die keinen Stopper zum Begrenzen der Drehung einer Halterungseinheit
aufweist.
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Das
zweite Problem der herkömmlichen Technik
kann durch Bereitstellen eines Schaltmechanismus' für
den Vakuumleistungsschalter gelöst
werden, der aufweist:
eine erste und eine zweite Feder zum
Bereitstellen der Kraft, die benötigt
wird, um das bewegliche Kontaktstück mit dem feststehenden Kontaktstück in Verbindung
zu bringen, oder um das bewegliche Kontaktstück von dem feststehenden Kontaktstück abzulösen, wobei
die erste Feder die für
die Kontaktverbindung des beweglichen Kontaktstückes mit dem feststehenden
Kontaktstück
benötigte
Kraft liefert, wenn sie elastisch vorgespannt ist, und wobei die zweite
Feder, die für
das Ablösen
des beweglichen Kontaktstückes
von dem feststehenden Kontaktstück benötigte Kraft
liefert, wenn sie elastisch vorgespannt ist,
wobei die erste
und die zweite Feder jeweils einen Endabschnitt aufweisen, der einen
entsprechenden Angriffspunkt bildet, um die Kraft zuzuführen, und wobei
der andere Endabschnitt zur Schaffung eines Halterungspunktes gedehnt
oder zusammen gedrückt
wird, wobei jeder dieser anderen Endabschnitte der ersten und der
zweiten Feder vertikal einander gegenüber liegend angeordnet sind;
eine
Anzahl von Verbindungsgliedern zum Liefern der von der ersten Feder
oder der zweiten Feder bereitgestellten Kraft an das bewegliche
Kontaktstück; und
eine
federspannende Einrichtung zum Spannen mindestens einer Feder von
den beiden ersten und zweiten Federn.
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Das
dritte Problem der herkömmlichen
Technik kann durch Bereitstellen eines Vacuumleistungsschalters
gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst werden,
der für
das leichte Installieren einer neuen Funktionseinrichtung geeignet
ist, wie etwa eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des ursprünglichen Rückkehrpositionszustandes
oder des Ausdehnungszustandes der Einschaltfeder, oder zum Anzeigen
des Einschaltzustandes (EIN) oder des Ausschaltzustandes (AUS) des
Leistungsschalters.
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Das
vierte Problem der herkömmlichen Technik
kann durch Bereitstellen eines Vacuumleistungsschalters gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst
werden, der eine Antriebsachse aufweist, die einen Getriebe- bzw.
Zahnradabschnitt zum Aufnehmen der Leistung am äußeren Umfang sowie einen getriebe-
bzw. zahnradfreien Abschnitt zum Erkennen des Endes des Spannens
der Einschaltfeder am äußeren Umfang.
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Das
fünfte
Problem der herkömmlichen Technik
kann durch Bereitstellen eines Vakuumleistungsschalters gelöst werden,
der eine Anzeigeplatte mit einer Anzeigeeinheit umfaßt, die
koaxial mit der Drehachse des Antriebsarmes verbunden ist, um sich
gemäß der Drehung
des Antriebsarmes zu drehen und den Spannzustand oder den Erschöpfungszustand
der Spannkraft der Feder auf der Stirnplatte des Vacuumleistungsschalters
anzuzeigen; und durch Anbringen eines Durchblickfensters, das an der
stirnseitigen Oberfläche
des Vakuumleistungsschalters angebracht ist, um die Anzeigeeinheit
der Anzeigeplatte zu beobachten.
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Das
sechste Problem der vorliegenden Erfindung kann durch Bereitstellen
eines Vacuumleistungsschalters gelöst werden, der eine Anzeigeplatte mit
einer Anzeigeeinheit aufweist, die koaxial an die Drehachse des
Schalthebels angeschlossen ist, um sich gemäß der Drehung des Schalthebels
zu drehen und den Einschalt- oder
Ausschaltzustand des Hauptschalters auf der oberen Oberfläche darzustellen;
und mit einem Durchblickfenster, das auf der stirnseitigen Oberfläche des
Vakuumleistungsschalters angebracht ist, um die Anzeigeeinheit der
Anzeigeplatte zu beobachten.
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Nachfolgend
werden die Zeichnungen kurz beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht, die die herkömmliche
Schalteinrichtung des Vakuumleistungsschalters veranschaulicht;
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2 ist
eine Seitenansicht, die den Einschaltzustand der herkömmlichen
Schalteinrichtung des Vakuumleistungsschalters veranschaulicht;
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3 ist
eine Vorderansicht, die die Schaltvorrichtung eines Vakuumleistungsschalters
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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4 ist
eine Vorderansicht, die den Ausschaltzustand der Schaltvorrichtung
des Vakuumleistungsschalters gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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5 ist
eine Vorderansicht, die den Einschaltzustand der Schaltvorrichtung
des Vakuumleistungsschalters gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
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6 ist
eine Vorderansicht, die den gespannten Zustand einer Rückholfeder
und einer Abschaltfeder darstellt, die bei dem Schaltmechanismus
des Vakuumleistungsschalters gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Nachfolgend
werden die Ausführungsformen eines
Schaltmechanismus' des
Vakuumleistungsschalters gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise verkörpert werden
und die bevorzugte Ausführungsform
wird nunmehr beschrieben.
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3 ist
eine Vorderansicht, die den anfänglichen
Betriebszustand des Schaltmechanismus' des Vakuumleistungsschalters gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der genannte Anfangszustand
bedeutet, daß sich
ein Hauptstromkreis im ausgeschalteten Zustand befindet; mit anderen
Worten sind ein bewegliches Kontaktstück und ein feststehendes Kontaktstück voneinander
getrennt, und eine Einschaltfeder sowie eine Ausschaltfeder sind
nicht elastisch gespannt.
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Wie
in 3 dargestellt umfaßt der Schaltmechanismus gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Schalthebel 7, der so montiert
ist, daß er in
einer Einschaltposition oder einer Ausschaltposition drehbar ist,
in der ein feststehendes Kontaktstück 3 einer Lichtbogenlöscheinheit 1 in
Berührung
mit einem beweglichen Kontaktteil kommt oder sich von diesem trennt.
Das Ende einer Ausschaltfeder 13 zur Lieferung der elastischen Spannkraft
ist mit dem oberen Abschnitt verbunden, der an den längsgerichteten
Mittelabschnitt des Schalthebels 7 angrenzt, damit sich
der Schalthebel 7 in Richtung auf die Ausschaltposition
dreht.
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Weiter
ist der Schalthebel 7 so montiert, daß er sich kreisend um eine
Drehachse 9 dreht, die längsgerichtet den Seitenabschnitt
des Schalthebels 7 durchdringt. Das Ende eines Verbindungsgliedes 11,
das mit dem beweglichen Kontaktstück 5 verbunden ist,
ist an den Endabschnitt des Schalthebels 7 angeschlossen,
der gegenüber
der Drehachse 9 angeordnet ist, um eine Relativbewegung
durchzuführen.
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Ein
erstes bewegliches Halterungselement 15 ist an das andere
Ende der Abschaltfeder 13 angeschlossen, an der ein erster
Stoppabschnitt 21 gebildet ist, derart, daß die elastische
Kraft der Abschaltfeder 13 abgestimmt ist; und eine erste
Ausnehmung 15a ist in dem ersten beweglichen Halterungselement 15 gebildet,
um den ersten Stoppabschnitt 21 nach Art eines Gelenks
aufzunehmen.
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Ein
erster vorstehender Gewindeabschnitt 16 ist auf dem äußeren Umfang
des ersten beweglichen Halterungselementes 15 gebildet
und kämmt teilweise
oder ganz mit einem aufnehmenden Gewindeabschnitt 19 – oder aber
ist von diesem getrennt – der
am inneren Umfang eines ersten feststehenden Halterungselementes 17 gebildet
ist und entsprechend dem ersten vorstehenden Gewindeabschnitt 16 angebracht
ist. Dementsprechend kann die elastische Kraft der Abschaltfeder 13 eingestellt
werden, weil sich das erste bewegliche Halterungselement 15 entlang
der axialen Richtung entsprechend dem ersten feststehenden Halterungselement 17 bewegen kann.
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Weiter
ist ein Antriebsrad 33 so montiert, daß es kreisend um eine Drehachse 35 gelagert
ist, die parallel zu der Drehachse 9 des Schalthebels 7 und der
Axialrichtung angeordnet ist.
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Ein
gezahnter Abschnitt 36 weist Zähne auf, die über einen
vorbestimmten Abschnitt auf dem äußeren Umfang
des Antriebsrades 33 gebildet sind, und er weist einen
zahnlosen, bogenförmigen
Abschnitt 38 auf, der auf dem äußeren Umfang des Antriebsrades 33 gebildet
ist.
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Eine
Antriebsklinke 39 ist an der einen Seitenposition des Antriebsrades 33 zum
Drehen des Antriebsrades 33 angebracht, um das Antriebsrad 33 um
das einzelne Intervall durch Kämmen
mit den Zähnen
des verzahnten Abschnittes 36 zu bewegen; und eine Rückwärtsbewegungssperrklinke 43 ist
an der anderen Seitenposition des Antriebsrades 33 montiert,
um die Drehung des Antriebsrades 33 im Uhrzeigersinn durch
Kämmen
mit den Zähnen
des Antriebsrades 33 zu ermöglichen und gleichzeitig die Drehung
des Antriebsrades 33 im Gegenuhrzeigersinn zu sperren.
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Die
Drehachse der Antriebsklinke 39 ist mit der Antriebswelle 41a eines
Antriebsmotors 41 zum Drehen der Antriebsklinke durch eine
Kraftübertragungseinrichtung,
wie etwa eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) oder eine Drehzahl-
und Drehmoment-Umwandlungseinrichtung, wie etwa eine Transmission,
verbunden.
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Es
ist aber auch eine andere Ausführungsform
möglich,
wie etwa die Übertragung
der Kraft des Motors 41 auf das Antriebsrad 33 über ein
Zahnrad anstelle der Antriebsklinke 39. Um die Einschaltfeder elastisch
durch Handbetrieb anstelle des Antriebsmotors 41 zu spannen
ist es bei der anderen Ausführungsform
möglich,
eine Handgriffswelle anzubringen, deren Ende zu einer Frontplatte
(nicht dargestellt) des Vakuumleistungsschalters hin freiliegt, während das
andere Ende mit der Antriebsklinke 39 in Verbindung steht.
Dabei ist ein Handgriff (nicht dargestellt) mit dem Ende der Antriebsachse,
die auf der Frontplatte des Vakuumlei stungsschalters freiliegt verbunden,
um die Antriebskraft zu liefern. Darüber hinaus ist es möglich, die
Ausführungsform
für den Handbetrieb
mit dem Zahnrad als Kraftübertragungsmittel
zum Antriebsrad 33 zu verwenden.
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Dann
ist noch ein Einschaltsteuernocken 45 koaxial mit der Drehachse 35 des
Antriebsrades 33 verbunden, so daß er sich zusammen mit der
Drehachse 33 dreht. Eine Einschaltsperre 47 ist
an einer Seitenposition, die gegen die Bewegungsbahn des Einschaltsteuernockens 45 versetzt
ist, angebracht; und er ist drehbar, um den gespannten Zustand der Einschaltfeder 23 aufrechtzuerhalten,
indem die Drehung des Einschaltsteuernockens 45 und des
Antriebsrades 33 verhindert wird, wenn das Spannen der
Einschaltfeder 23 beendet ist. Die Umdrehungssperrolle 48 ist
drehbar unter Benutzung der Drehachse 47a der Einschaltsperre 47 als
Drehachse angebracht und dreht sich in diejenige Stellung, welche die
Drehung des Steuernockens 45 durch Aufheben des Kontaktes
mit dem Steuernocken 45 oder der Kontaktposition mit dem
Steuernocken 45 erlaubt, um die weitere Drehung des Steuernockens 45 zu sperren,
wenn das Spannen der Feder beendet ist.
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Die
Einschaltsperre 47 dreht sich in die gleiche Richtung wie
die der Drehung der sperrenden Rolle 48, in dem sie koaxial
mit der Drehung der Sperrolle 48 verbunden ist, und sie überträgt die Drehkraft
der die Drehung sperrenden Rolle 48.
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Um
die Drehkraft der Einschaltsperre 47 bereitzustellen, ist
ein Einschaltmagnet 49 in derjenigen Position plaziert,
in der die Einschaltsperre 47 angeschoben und in Drehung
versetzt wird.
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Das
Ende eines Verbindungsgliedes 55 ist an den Einschaltsteuernocken 45 unter
Belassung eines vorbestimmten Abstandes von der Drehachse 35 so
angeschlossen, daß es
die Relativbewegung mit dem Einschaltsteuernocken 45 durchführt. Das andere
Ende des Verbindugnsgliedes 55 ist an das Ende des Antriebsarms 57 angeschlossen.
Der Antriebsarm 57 kann im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn
kreisend um die Drehachse 57a drehen, die parallel zu der
Drehachse 35 des Antriebsrades 33 in Übereinstimmung
mit der Drehung des Antriebsrades 33 plaziert ist.
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Mit
anderen Worten ist das Verbindungsglied 55 zwischen dem
Antriebsrad 33 und dem Antriebsarm 57 angebracht
und überträgt die Kraft
vom Antriebsrad 33 auf den Antriebsarm 57.
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Darüber hinaus
ist ein zweites, bewegliches Halterungselement 25 mit dem
anderen Ende der Einschaltfeder 23 verbunden, um die elastische
Kraft der Einschaltfeder 23 einzustellen.
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Ein
zweiter Stoppabschnitt 31 ist am anderen Ende der Einschaltfeder 23 gebildet,
und eine zweite Ausnehmung 25a ist im Inneren des zweiten,
beweglichen Halterungselements 25 gebildet, um den zweiten
Stoppabschnitt 21 aufzunehmen bzw. zu haltern, derart,
daß ein
Gelenk geschaffen wird.
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Ein
zweiter, vorstehender Gewindeabschnitt 26 ist über dem äußeren Umfang
des zweiten, beweglichen Halterungselementes 25 angebracht.
Ein zweiter, aufnehmender Gewindeabschnitt 29 entsprechend
dem zweiten, vorstehenden Gewindeabschnitt 26 ist auf dem
inneren Umfang des zweiten, feststehenden Halterungselementes 27 angebracht. Das
zweite, bewegliche Halterungselement 25 wird durch den
zweiten vorstehenden, aufnehmenden Gewindeabschnitt 29 befestigt
oder abgelöst.
Entsprechend wird das zweite, bewegliche Halterungselement 25 teilweise
oder ganz an das zweite, befestigte Halterungselement 27 angeschlossen
oder von diesem abgelöst.
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Das
zweite, bewegliche Halterungselement 25 stellt die elastische
Kraft der Einschaltfeder 23 dadurch ein, daß es sich
entlang der axialen Richtung entsprechend dem zweiten, feststehenden
Halterungselement 27 bewegt, nachdem es das Ende der Einschaltfeder 23 aufgenommen
hat, um die Schwenkung durchzuführen
und entlang der axialen Richtung stoppfixiert zu werden.
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Ein
Stoppvorsprung 51 ist in der Nähe der Drehachse 47a der
Einschaltsperre 47 vorspringend gebildet. Ein die Einschaltsperre
blockierender Finger 53 ist auf dem Abschnitt angebracht,
der dem Stoppvorsprung 51 entspricht. Der die Einschaltsperre
blockierende Finger 53 sperrt oder erlaubt die Drehung
der Einschaltsperre 47 durch Kontaktieren des Stoppvorsprungs 51 oder
Ablösen
von demselben, indem er durch den sich im Uhrzeigersinn drehenden Arm 59 gedreht
wird.
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Im
einzelnen umfaßt
der die Einschaltsperre blockierende Finger 53 einen Körper, der
eine halbkreisförmige
Querschnittsform und einen soweit vorspringenden Abschnitt aufweist,
daß er
mit dem Arm 59 kontaktiert werden kann. Wenn sich der freie
im Querschnitt halbkreisförmige
Abschnitt des Körpers gegenüber dem
stoppenden Vorsprung 51 befindet, ist es also der Einschaltsperre 47 möglich, sich
im Uhrzeigersinn zu drehen. Wenn sich der verbleibende, im Querschnitt
halbkreisförmige
Abschnitt des Körpers
gegenüber
dem stoppenden Vorsprung 51 befindet, wird die Drehung
der Einschaltsperre 47 gesperrt.
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Der
Arm 59 ist koaxial mit der Drehachse 57a des Antriebsarms 57 verbunden
und dreht sich im Uhrzeigersinn. wobei er um die Drehachse 57a des Antriebsarmes 57 kreist.
Ein Ende des Antriebsarms 59 ist mit einer Rückholfeder 60 zum
Rückholen
des Armes 59 in die ursprüngliche Position verbunden, während das
andere Ende des Antriebsarms 59, das in Längsrichtung
dem einen Ende des Antriebsarmes 59 gegenüber liegt,
an ein drittes Verbindungsglied 69 angeschlossen ist.
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Um
die Drehung des Antriebsarmes 59 zu sperren, steht ein
Stoppstiftabschnitt 58 von der Basisoberfläche des
Antriebsarms 57 vor, wobei ein Ende des Arms 59 entsprechend
dem Stoppstiftabschnitt 58 einen bogenförmigen Abschnitt aufweist, um
die Berührungsfläche zum
Stoppstiftabschnitt 58 zu vergrößern.
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Weiter
ist ein Auslösearm 61 zum
Sperren der Drehung im Uhrzeigersinn und zum Erlauben der Drehung
im Gegenuhrzeigersinn koaxial mit der Drehachse des 9 des
Schalthebels 7 derart verbunden, daß er sich in der gleichen Drehrichtung
wie der Schalthebel 7 dreht.
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Das
andere Ende des Auslösearms 61,
das von dem mit der Drehachse 9 verbundenen Ende absteht,
ist mit einer Kraftübertragungseinrichtung
verbunden. Die Kraftübertragungseinrichtung
umfaßt mindestens
drei Verbindungsglieder. Sie ist zwischen dem Antriebsarm 57 und
dem Schalthebel 17 angeordnet, liefert die elastische Spannkraft
der Einschaltfeder 23 oder die elastische Spannkraft der
Abschaltfeder 13 an den Schalthebel 7, und dreht
den Schalthebel in die Einschaltposition oder die Ausschaltposition.
Die Kraftübertragungseinrichtung
wird nun im einzelnen beschrieben.
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Das
andere Ende des Auslösearms 61 ist
an ein erstes Verbindungsglied 63 drehbar angeschlossen.
Ein zweites Verbindungsglied 65 ist an den Schalthebel 7 drehbar
angeschlossen. Die ersten und zweiten Verbindungsglieder 63, 65 sind
so plaziert, daß sie
um einen Verbindungsstift 67 so weit kreisen, daß der Winkel
zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungsglied 63, 65 kleiner
als 90° sein
kann. Das andere Ende des dritten Verbindungsgliedes 69 ist
drehbar mit dem freien Ende des Armes 59 verbunden, während das
andere Ende des dritten Verbindungsgliedes 69 mit dem Anschlußstift 67 verbunden
ist.
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Weiter
ist eine Rolle 62 an das ausgestreckte Ende des Auslösearms 61 angeschlossen,
womit das erste Verbindungsglied 63 drehbar verbunden ist.
Die Rolle 62 steht in Berührung mit der Auslöseklinke 71,
die so angebracht ist, daß sie
sich kreisend um einen Sperrstift 72 ohne Anstoßen dreht,
so daß die
Drehung des Auslösearms 61 gesperrt
wird.
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Der
Sperrstift 72 ist auf der Auslöseklinke 71 gebildet.
Ein Ende des Auslösehebels 73 ist
so plaziert, daß es
kreisend um den Drehstift 73a schwenkt, der in seitlicher
Position zum Sperrstift 72 angeordnet ist.
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Weiter
ist ein Auslösemagnet 75,
der die Auslöseklinke 71 veranlaßt, den
Auslösearm 61 und den
Schalthebel 7 durch Drehen des Auslösehebels 73 in die
Ausschaltposition zu drehen, an das andere Ende des Auslösehebels 73 angeschlossen.
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Weiter
ist ein erster Schalter 77 an die Stromversorgungsschaltung
des Betriebsmotors 41 angeschlossen, um die Stromversorgung
des Antriebsmotors 41 bei Erkennen des Leerlaufs der Antriebsklinke 39 abzuschalten,
wenn der verzahnungslose Abschnitt 38 des Antriebsrades 33 mit
der Antriebsklinke 39 in Berührung kommt.
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Der
erste Schalter 77 schaltet die Stromzufuhr des Motors 41 ab
und schaltet gleichzeitig die Stromversorgungsschaltung an den Einschalt-Solenoid 49 ein.
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Ein
zweiter Schalter 79 ist zwischen den Einschalt-Solenoid 49 und
den Auslösemagnet 75 geschaltet,
wobei ein Ende des zweiten Schalters 79 mit dem Schalthebel 7 verbunden
ist, um die Stromversorgungsschaltung an den Einschalt-Solenoid 49 anzuschließen, wenn
der Schalthebel 7 in die Ausschaltposition durch Betätigen einer
entsprechenden Schaltoperation des Schalthebels 7 plaziert
wird. Gleichzeitig schaltet der zweite Schalter 70 die Stromversorgungsschaltung
zum Auslöse-Solenoid 75 ab,
wenn der Schalthebel in die Einschaltposition gebracht wird. Er
schaltet die Stromversorgungsschaltung an den Auslöse-Solenoid 75 an
und trennt gleichzeitig die Stromversorgungsschaltung des Einschalt-Solenoids 49 ab.
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Weiter
kann eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Beendigung des Spannzustandes
und des Erschöpfungszustandes
der Spannenergie der Einschaltfeder 13 entsprechend der
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert werden.
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In
diesem Falle umfaßt
die Anzeigeeinrichtung eine Anzeigeplatte (nicht dargestellt), die
an den Antriebsarm 57 und die Drehachse 57a des
Armes 59 gekoppelt ist, wobei die Verbindungsglieder entsprechend
dem Spannbeendigungszustand oder dem Spannkrafterschöpfungszustand
der Einschaltfeder 23 drehen; wobei die Platte einen Anzeigeabschnitt
entsprechend jedem Zustand aufweist und ein Durchschaufenster (nicht
dargestellt) auf der Frontplatt (sog. Fronttafel, nicht dargestellt)
des Leistungsschalters entsprechend dem Anzeigeabschnitt angebracht
ist. In Bezug auf die Anzeigeplatte ist es wünschenswert, wenn sie eine
Steuernockenform, eine Bildanzeige oder eine Zeichenanzeige aufweist,
die den Dehnungs-/Entspannungszustand der Feder entsprechend dem
Spannbeendigungszustand oder dem Spannenergie-Erschöpfungszustand
aufweist. Das Durchschaufenster ist in der Position installiert entsprechend
der Anzeigeplatte auf der Frontplatte (Frontbetriebstafel) und auf
den, den Leistungsschalter betreibenden Benutzer gerichtet.
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Darüber hinaus
ist es wünschenswert,
den Einschaltzustand oder den Ausschaltzustand des Hauptstromkreises
des Vacuumleistungsschalters für
den Benutzer darzustellen. Die Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der
genannten Zustände
umfaßt eine
Anzeigeplatte (nicht dargestellt), die mit der Drehachse 9 des
Schalthebels 7 verbunden ist und entsprechend dem Einschaltzustand
oder dem Ausschaltzustand des Leistungsschalters dreht und einen
Anzeigeabschnitt entsprechend jeden Zustand des oberen Abschnittes
aufweist, und die ein Durchschaufenster (nicht dargestellt) aufweist,
das auf der Frontplatte des Leistungsschalters entsprechend der der
Anzeigeeinheit entsprechenden Position angebracht ist. Die Anzeigeplatte
kann als eine Platte in Form eines Steuernockens, wie die Anzeigeplatte der
Einschaltfeder 23, ausgebildet sein, und die Zeichenangabe,
die den Einschalt-/Ausschalt- oder den Ein-/Aus-Zustand anzeigt,
kann auf der vorderen Stirnfläche
angebracht sein. Das Durchschaufenster ist auf der Frontoberfläche (Frontbetriebstafel)
dem den Leistungsschalter betätigenden
Benutzer zugekehrt, entsprechend der Position der Anzeigeplatte angebracht.
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Anschließend wird
die Betriebsweise und die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 4–6 beschrieben.
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Als
erstes wird, wenn die Stromversorgungsschaltung des Motors 41 durch
den ersten Schalter 77 eingeschaltet ist, Strom zugeführt, der
Motor 41 dreht sich, und entsprechend schwenkt die Antriebsklinke 39.
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Wenn
die Antriebsklinke 39 einmal schwenkt, dreht sich das Antriebsrad 33 um
ein einzelnes Zahnintervall, wobei sich die die umgekehrte Drehung
sperrende Klinke 43, die kreisend um das Antriebsrad 33 entgegengesetzt
zur antreibenden Klinke 39 plaziert ist, die Drehung des
Antriebsrades 39 in Gegenrichtung verhindert.
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Wie
in 4 dargestellt, dreht sich der Antriebsarm 57,
wenn das Antriebsrad 33 in Uhrzeigerrichtung dreht, durch
das mit dem Einschaltsteuernocken 55 verbundene Verbindungsglied 25 im
Uhrzeigersinn, und die an das andere Ende des Antriebsarms 57 angeschlossene
Einschaltfeder 23 wird entsprechend der Drehung des Antriebsarms 57 gedehnt.
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Das
dritte Verbindungsglied 69, das mit dem entgegengesetzten
Ende an das Ende des Armes 59 angeschlossen ist, der durch
die Rückholfeder 60 gezogen
wird, wird durch den Arm 59 nach oben gehoben. Dementsprechend
werden das erste und das zweite Verbindungsglied 63, 65,
die koaxial mit dem dritten Verbindungsglied 69 verbunden
sind, nach oben gehoben; der Schalthebel 7 dreht sich im
Uhrzeigersinn kreisend um die Drehachse 9; und das bewegliche
Schaltstück 5 wird
von dem feststehenden Schaltstück 3 durch
das Verbindungsglied 11 getrennt. Dementsprechend wird
der Leistungsschalter abgeschaltet.
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Wie
in 4 dargestellt, bewegt sich daraufhin der Verbindungsstift 67 in
Richtung auf die Drehachse 35 des Betriebsrades 33,
und das zweite Verbindungsglied 65 wird auf der Geraden
des dritten Verbindungsgliedes 69 plaziert.
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Wenn
sich nun das Antriebsrad 33 um einen vorbestimmten Winkel
dreht, erreicht die Einschaltfeder 33 den maximalen Ausdehnungspunkt;
der Rollenberührungsabschnitt
des Einschaltsteuernockens 45 berührt die Umdrehungssperrolle 48 entsprechend
der Drehung des Einschaltsteuernockens 45, und die Antriebswelle 33 stoppt.
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Hierbei
kommt die Antriebsklinke 39 in den Leerlaufzustand, ohne
das Antriebsrad 33 durch Kontaktieren des zahnlosen Abschnitts 38 anzugreifen.
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Dementsprechend
schaltet gemäß der vorerwähnten Operation,
wenn eine Erkennungseinrichtung (nicht dargestellt, wie etwa ein
Drehcodierer, der auf der Drehachse des Antriebsrades zum Erzeugen eines
Impulssignals entsprechend der Drehung montiert ist) den Stoppzustand
des Antriebsrades 33 anzeigt, der erste Schalter 77 die
Stromversorgungsschaltung des Motors 41 ab. Gleichzeitig
schaltet der erste Schalter 77, um die Stromversorgungsschaltung
an den Einschalt-Solenoid 49 anzuschließen.
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Wie
oben beschrieben, kehrt der Sperrfinger 53 der Einschaltklinke,
wenn die Einschaltfeder gespannt ist und der Arm 59 durch
die Rückholfeder 60 gedreht
wird, in die Dreherlaubnisposition zurück und ermöglicht die Drehung der Einschaltsperre 47.
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Nunmehr
wird für
den Stromkreisabschaltzustand, wie in 4 dargestellt,
die Betriebsweise des Schaltmechanismus des Vakuumleistungsschalters der
vorliegenden Erfindung, der den Hauptstromkreis in den Einschaltzustand
bringt, unter Bezugnahme auf die beigefügte 5 beschrieben.
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Um
die Stromversorgung an den Hauptschalter durch Kontaktgabe des beweglichen
Kontaktstückes 5 mit
dem feststehenden Kontaktstück 3 anzuschließen wird,
wenn die Stromversorgungsschaltung des Einschalt-Solenoids 49 angeschlossen
wird, Spannung an den Einschalt-Solenoid 49 gelegt. Weiter
wird, wie in 5 dargestellt ist, die Umdrehungssperrolle 48 von
dem Einschaltsteuernocken 45 durch Drehen der Einschaltsperre 47 seitens
des Einschalt-Solenoids abgelöst.
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Daraufhin
wird, wie in 5 dargestellt, die Einschaltfeder 23 entspannt,
und der Arm 57 sowie der Arm 59 drehen sich im
Gegenuhrzeigersinn. Gleichzeitig dreht das Rad 33 und der
Steuernocken 45 im Uhrzeigersinn.
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Daraufhin
drückt
das dritte Verbindungsglied 69, das an das Ende des Armes 59 angeschlossen ist,
das erste und das zweite Verbindungsglied 63, 65,
angeschlossen durch den Verbindungsstift 67, nach unten,
und der Schalthebel 7 dreht in die Einschaltposition.
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Dementsprechend
wird die mit dem Schalthebel 7 verbundene Ausschaltfeder 13 gedehnt
und elastisch durch die Drehung des Schalthebels 7 gespannt.
Das an das Anschlußverbindungsglied 11 angeschlossene
bewegliche Kontaktstück 5,
angeschlossen an das Verbindungsglied 11 und den Schalthebel 7,
gelangt in Kontakt mit dem feststehenden Kontaktstück 3.
Dementsprechend gelangt der Hauptstromkreis in den leitenden (eingeschalteten) Zustand.
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Dabei
dreht der Auslösearm 61,
der drehbar und mit dem Schalthebel 7 verbunden ist, gemeinsam
mit dem Schalthebel 7, und die Rolle 62, die mit dem
verlängerten
Ende des Auslösearms 61 verbunden
ist, im Uhrzeigersinn, während
sie mit der Auslösesperre 71 in
Berührung
kommt.
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Hierbei
wird die elastische Kraft an die Auslösesperre 61 angelegt,
so daß sie
durch eine Feder (nicht dargestellt) im Uhrzeigersinn dreht. Dies
hindert die Rolle 62 an der Umdrehungsumkehr im Gegenuhrzeigersinn
nach dem Passieren der Auslösesperre 71.
Dementsprechend behält
der Schalthebel 7 die Einschaltposition bei.
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Wenn
der Schalthebel 7 in den Einschaltzustand dreht, trennt
der zweite Schalter 79, angeschlossen an den Schalthebel 7,
entsprechend der Drehung des Schalthebels 7, den Stromkreis
zum Einschaltmagnet 49 ab und verbindet gleichzeitig den
Stromkreis mit dem Auslösemagnet 75 (rechtsseitiger
Kontakt im geschlossenen Zustand in 5).
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Inzwischen
ist die Einschaltfeder 23 wieder in ihre Ausgangslage zurückgekehrt
und veranlaßt den
Schalthebel 7, in die Einschaltposition zu drehen. Der
Sperrfinger 53 der Einschaltsperre folgt der Drehung des
Arms 59 und bewegt sich in die Drehungssperrposition, so
daß die
Drehung der Einschaltsperre 47 gesperrt wird.
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Gleichzeitig
mit der Drehung des Schalthebels 7 in die Einschaltposition,
entspricht der an das Antriebsrad 33 durch ein Verbindungselement
(nicht dargestellt) angeschlossene Schalter 77 der Drehung
des Antriebsrades 33; er schaltet den an den Einschalt-Solenoid 49 angeschlossenen
Stromkreis ab, und gleichzeitig schließt er den Stromkreis an den Motor 41 an.
Wenn sich der Motor 41 entsprechend einem von einer Steuereinheit
(nicht dargestellt) kommenden Steuersignal dreht, dreht sich die
Antriebsklinke 38, um das Rad 33 um ein einzelnes
Zahnintervall zu drehen.
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Wie
oben beschrieben, dreht der Arm 57 durch das Verbindungsglied 55 entsprechend
der Drehung des Rades 33; die Feder 23 wird entsprechend
mit der Drehung des Armes 57 gedehnt; und die Feder 23 wird
elastisch gespannt, so daß der Leistungsschalter
entsprechend der vorliegenden Erfindung sich in dem in 6 dargestellten
Zustand befindet.
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Anschließend wird
die Abschaltoperation der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 6 dargestellt, legt die Steuereinheit (nicht dargestellt)
im gedehnten Zustand (elastisch gespannter Zustand) der Feder 23 und
der Feder 13 Spannung an den Auslöse-Solenoid 75, wenn der
durch den Kurzschluß der
elektrischen Schaltung oder einen Erdungsfehler ausgelöste Überstrom
erfaßt
wird, und dreht den Auslösehebel 73.
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Daraufhin
zieht der Auslösehebel 73 den Sperrstift 72 der
Auslösesperre 71;
die Auslösesperre 71 dreht
im Gegenuhrzeigersinn und trennt entsprechend die Auslösesperre 71 vom
Ende des Auslösearms 61.
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Der
Auslösearm 61 und
der Schalthebel 7 drehen sich sofort im Gegenuhrzeigersinn
durch die elastische Kraft der Ausschaltfeder 13, und das
bewegliche Kontaktstück 5 wird
von dem feststehenden Kontaktstück 3 getrennt.
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Hierbei
befindet sich die Einschaltfeder 23 im ausgedehnten Zustand
und kann dementsprechend jederzeit eine Einschaltoperation durchführen.
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Bei
den oben besprochenen Ausführungsformen
ist der gezahnte Abschnitt und der zahnlose Abschnitt über den
Umfang des Antriebsrades hinweg gebildet. Die Antriebsklinke und
die Antriebssperrklinke sind so gestaltet, daß sie das Antriebsrad über ein
Einheitszahnintervall drehen lassen. Es ist aber auch möglich, das
Antriebsrad durch Bilden der Verzahnung um den gesamten Umfang des
Antriebsrades und Bilden einer Antriebsverzahnung auf der Drehachse
des Antriebsmotors in Drehung zu versetzen, die mit dem Antriebsrad
kämmt.
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Die
vorliegende Erfindung kann in verschiedener Weise ausgebildet werden,
ohne von der Lehre und den wesentlichen Merkmalen derselben abzuweichen.
Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen
nicht auf die Einzelheiten der vorangehenden Beschreibung beschränkt sind,
sofern nichts anderes gesagt ist. Vielmehr ist sie nach Idee und
Umfang breit angelegt, wie dies in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Daher sollen
alle Ände rungen
und Modifikationen, die in die Aussagen und Grenzen der Ansprüche fallen
oder mit solchen Aussagen und Grenzen äquivalent sind so verstanden
werden, daß sie
von den beigefügten
Ansprüchen
umfaßt
werden.