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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltgeräteauslöseeinrichtung für ein Schaltgerät mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken, aufweisend eine Getriebeanordnung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken mit einer Sperrklinke und mit einem zu einer Betätigung der Sperrklinke gegen die Sperrklinke bewegbaren Auslösemittel.
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Eine derartige Schaltgeräteauslöseeinrichtung ist beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster
DE 297 15 900 U1 bekannt. Die dortige Schaltgeräteauslöseeinrichtung sieht vor, eine Getriebeanordnung zum Betreiben eines Schaltgerätes mit relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücken zu verwenden, wobei die Getriebeanordnung eine Sperrklinke aufweist und zum Betätigen der Sperrklinke ein bewegbares Auslösemittel eingesetzt ist. Die bekannte Schaltgeräteauslöseeinrichtung weist für ein Schaltgerät mit mehreren Schaltpolen für jeden Schaltpol jeweils eine Sperrklinke und ein zugeordnetes Auslösemittel auf. Somit ist es möglich, die Auslösemittel untereinander zu synchronisieren und die mehrere Schaltpole annähernd zeitgleich auszulösen oder einen erwünschten zeitlichen Versatz eines Auslösens von Schaltbewegungen an den einzelnen Schaltpolen des Schaltgerätes einzustellen. Nachteilig ist allerdings, dass bei einer Störung einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung an einem der Schaltpole das gesamte Schaltgerät ausfällt. Derartige Ausfälle sollen vermieden werden.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung eine Schaltgeräteauslöseeinrichtung anzugeben, welche eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist.
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Erfindungsgemäß würde die Aufgabe bei einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein erstes Auslösemittel sowie ein zweites Auslösemittel dieselbe Sperrklinke antreiben.
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Ein elektrisches Schaltgerät ist beispielsweise ein Leistungsschalter, welcher einem Unterbrechen bzw. einem Herstellen eines Strompfades zwischen zwei Strombahnabschnitten dient. Als solches weist ein Schaltgerät beispielsweise relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke auf. Zum Unterbrechen bzw. zum Herstellen eines Strompfades ist eine Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken zu erzeugen. So ist es beispielsweise möglich, dass zum Herstellen eines Strompfades die beiden Kontaktstücke einander nähern und schließlich eine galvanische Kontaktierung derselben erfolgt, so dass ein geschlossener Strompfad entsteht. Im umgekehrten Falle ist bei einem Öffnen eines Strompfades eine Entfernung der beiden relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke voneinander vorgesehen, so dass schließlich eine galvanische Trennung derselben erfolgt. Entsprechend ist eine Trennstelle im Strompfad gebildet und der Strompfad ist unterbrochen.
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Das elektrische Schaltgerät kann einpolig oder mehrpolig ausgeführt werden. Ein einpoliges Schaltgerät ist dazu eingerichtet, einen einzigen Strompfad zu schalten. Ein mehrpoliges Schaltgerät weist mehrere Schaltpole auf. Ein mehrpoliges Schaltgerät kann dazu eingesetzt werden, mehrere Strompfade eines mehrphasigen Elektroenergieübertragungsnetzes zu schalten. Entsprechend erfolgen Schaltbewegungen der einzelnen Schaltpole eines mehrpoligen Schaltgerätes zeitlich aufeinander abgestimmt.
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Je nach Ausgestaltung des elektrischen Schaltgerätes ist ein Ein- bzw. Ausschalten des Schaltgerätes mit vergleichsweise schnellen Relativbewegungen der Kontaktstücke zueinander verbunden. Diese muss gegebenenfalls innerhalb von wenigen Millisekunden abrufbar sein, um einen Schaltvorgang rasch durchzuführen. Üblicherweise werden daher Speichervorrichtungen eingesetzt, welche während eines relativ langen Zeitraumes aufgeladen werden können. Die in der Speichervorrichtung zwischengespeicherte Energie kann innerhalb eines kürzeren Zeitraumes abgegeben werden, als ein Aufladen der Speichervorrichtung in Anspruch nimmt. Bewährt haben sich beispielsweise mechanische Speicher, wie beispielsweise Federspeicher, welche zumindest eine Speicherfeder aufweisen, die zum Aufladen gespannt wird und zur Erzeugung einer Relativbewegung der Schaltkontaktstücke zueinander schlagartig entspannt werden können.
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Speicherfedern können in verschiedenen Bauformen Verwendung finden. Beispielsweise können Schraubenfedern, Spiralfedern, Stabfedern, Gasfedern etc. verwendet werden. Beispielsweise kann durch eine Getriebeanordnung ein Spannen der Speicherfeder bzw. ein Entspannen der Speicherfeder durchgeführt werden. Die Speicherfeder ist Teil der Getriebeanordnung, wobei die der Speicherfeder während eines Entspannens entnommene Energie in eine Bewegung eines bewegbaren Kontaktstückes oder mehrerer bewegbarer Kontaktstücke gewandelt wird. Um ein leichtes Freigeben einer gespannten Speicherfeder zu ermöglichen, ist die Getriebeanordnung weiterhin mit einer Sperrklinke ausgestattet, welche die Speicherfeder im gespannten Zustand hält bzw. blockiert. Eine Sperrklinke kann beispielsweise einen Mechanismus umfassen, welcher einem Blockieren einer gespannten Feder ermöglicht, wobei zum Freigeben der gespannten Feder eine kleine Energiemenge nötig ist. Beispielsweise kann die Sperrklinke eine mehrteilige Mechanik wie z. B. eine Kniehebelkonstruktion aufweisen, welche durch ein Auslösemittel zum Einbruch gebracht wird. Die Sperrklinke ist durch ein Auslösemittels bewegbar, wobei durch eine Bewegung der Sperrklinke die gespannte Speicherfeder freigegeben wird. Entsprechend kann mittels der Getriebeanordnung zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken des Schaltgerätes eine Freigabe einer zwischengespeicherten Kraft vorgenommen werden, welche einem Antrieb zumindest eines der Kontaktstücke dient. Vorzugsweise sollte eine Bewegung eines Auslösemittels eine Ausschaltbewegung, d. h. eine Trennung der relativ zueinander bewegbaren Kontaktstücke bewirken.
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Nutzt man nunmehr ein erstes sowie ein zweites Auslösemittel, welche gegen dieselbe Sperrklinke bewegbar sind bzw. dieselbe Sperrklinke antreiben, so ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Schaltgeräteauslöseeinrichtung zu erhöhen. Selbst bei einer Störung an einem der Auslösemittel ist es möglich, dass das verbleibende Auslösemittel allein eine Bewegung der Sperrklinke bewirkt. Die beiden Auslösemittel sind dabei derart ausgelegt, dass jedes der Auslösemittel allein eine ausreichende Energie aufbringen kann, um die Sperrklinke zu bewegen und in der Folge eine in einer Speichervorrichtung zwischengespeicherte Energie freizugeben. Die beiden Auslösemittel sollten mechanisch parallel geschaltet sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Auslösemittel jeweils linear verschieblich gelagert sind.
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Eine verschiebliche Lagerung der Auslösemittel ermöglicht es, platzsparende Konstruktionen zu wählen, um die Auslösemittel innerhalb der Getriebeanordnung zu positionieren. Durch eine linear verschiebliche Lagerung kann in einfacher Weise ein in Richtung der Verschiebeachse der Auslösemittel vollzogener Hub auf die Sperrklinke abgegeben werden. Damit ist es möglich, die Sperrklinke direkt und unmittelbar durch die beiden Auslösemittel anzusteuern und so auf zwischengeschaltete Baugruppen einer kinematischen Kette zu verzichten. Dadurch wird eine erhöhte Zuverlässigkeit des Betriebes erreicht. Neben einem direkten Antreiben der Sperrklinke über die Auslösemittel kann auch ein indirekter bzw. mittelbarer Antrieb der Sperrklinke über die Auslösemittel vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine Bewegung eines Auslösemittels über eine kinematische Kette geleitet werden. Damit ist eine unmittelbare räumliche Nähe von Auslösemittel und Sperrklinke nicht unbedingt notwendig. Als Teile einer kinematischen Kette können beispielsweise Hebel, Stößel, Bolzen, Zahnräder, Zahnstangen, Kettenzüge, Seilzüge usw. eingesetzt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das erste Auslösemittel über eine erste Antriebseinrichtung und das zweite Auslösemittel über eine zweite Antriebseinrichtung angetrieben sind.
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Der Einsatz einer ersten Antriebseinrichtung und einer zweiten Antriebseinrichtung für jeweils eines der Auslösemittel weist den Vorteil auf, dass unabhängig vom Zustand des einen Auslösemittels das andere Auslösemittel betriebsfähig bleiben kann. Dazu sollten die Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander ihre Kraftwirkungen entfalten. Als Antriebseinrichtung eignen sich beispielsweise elektrodynamische Antriebe, pneumatische Antriebe, hydraulische Antriebe usw., welche in der Lage sind, in Abhängigkeit eines Ansteuersignals eine Bewegung des Auslösemittels zu initiieren. Als vorteilhaft haben sich dabei elektrodynamische Antriebe erwiesen, da diese bei kompakten Bauformen hohe Stellkräfte auf das Auslösemittel ausüben können. Weiterhin ist eine Ansteuerung eines elektrodynamischen Antriebes vergleichsweise einfach möglich. Die Antriebseinrichtungen können dabei von ein und derselben Steuereinrichtung angesteuert werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass unabhängig voneinander arbeitende Steuereinrichtungen jeweils die erste Antriebseinrichtung bzw. die zweite Antriebseinrichtung ansteuern. Vorteilhafterweise sollte vorgesehen sein, dass die Ansteuerung der beiden Antriebseinrichtungen möglichst zeitgleich erfolgt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine gemeinsame Steuereinrichtung für beide Antriebseinrichtungen vorgesehen ist, so dass dieselben Impulse zum Ansteuern von erster und zweiter Antriebseinrichtung genutzt werden können. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwei nach unterschiedlichen Kriterien arbeitende Steuereinrichtungen zum Einsatz gelangen, die beispielsweise nach unterschiedlichen Algorithmen arbeiten und so zusätzlich eine Fehlfunktion einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung reduzieren.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Antriebseinrichtung unabhängig voneinander eine Kraftwirkung auf das jeweils zugeordnete Auslösemittel ausüben.
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Wirken die beiden Antriebseinrichtungen jeweils unabhängig voneinander auf das jeweilige Auslösemittel ein, so ist es möglich, dass jedes der Auslösemittel unabhängig von dem anderen Auslösemittel eine Kraftwirkung auf die Sperrklinke bewirkt. Damit kann die Sperrklinke von jedem der Auslösemittel, unabhängig vom Betriebszustand des jeweils anderen Auslösemittels bzw. dessen zugeordneter Antriebseinrichtung, eine Bewegung der Sperrklinke bewirken.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das zweite Auslösemittel unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels gegen die Verriegelungsklinke bewegbar ist.
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Ist die Schaltgeräteantriebseinrichtung derart eingerichtet, dass das zweite Auslösemittel unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels gegen die Verriegelungsklinke bewegbar ist, so kann beispielsweise eine raumsparende Lösung für die Schaltgeräteauslöseeinrichtung gefunden werden. Die beiden Auslösemittel sind mechanisch in Reihe verschaltet. Dadurch, dass das zweite Auslösemittel unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels gegen die Verriegelungsklinke bewegbar ist, ist das erste Auslösemittel Teil einer kinematischen Kette, die einer Kraft und Bewegungsübertragung von dem zweiten Auslösemittel bis zu der Sperrklinke dient. Zusätzlich kann auch im Verlauf der kinematischen Kette in die kinematische Kette über die erste Antriebseinrichtung eine Antriebskraft eingekoppelt werden. Somit können die Kraftwirkungen er beiden Auslösemittel einander überlagern, um die Stellkraft an der Sperrklinke zu erhöhen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das zweite Auslösemittel hilft, ein Losreißmoment des ersten Auslösemittels zu überwinden. Insbesondere bei relativ selten schaltenden Schaltgeräten kann es vorkommen, dass die Getriebeeinrichtung bzw. die Auslösemittel in ihren Lagern blockiert sind. Beispielsweise können Fette und Öle verharzen, Metallteile können korrodieren und Lager so schwergängig werden. Durch eine mechanische Reihenschaltung der beiden Auslösemittel kann ein Festsetzen des ersten Auslösemittels durch die zusätzliche Kraftwirkung des zweiten Auslösemittels überwunden und die Schaltgeräteauslöseeinrichtung wieder betriebsbereit gemacht werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass Bewegungsachsen von erstem und zweitem Auslösemittel parallel, insbesondere koaxial zueinander ausgerichtet sind.
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Insbesondere bei einer linear verschieblichen Lagerung der Auslösemittel sollten die Auslösemittel möglichst parallel, insbesondere koaxial zueinander ausgerichtet sein. Eine Parallelität ermöglicht es, Kraftwirkungen in Richtung der Bewegungsachsen der beiden Auslösemittel gleichartig auf die Verriegelungsklinke einwirken zu lassen, so dass mechanisch einfache Verriegelungsklinken konstruiert werden können, die einerseits große Haltekräfte für eine gespannte Speicherfeder aufbringen können und andererseits durch kleinere Stellkräfte die Speicherfeder freigeben können. Insbesondere bei einer koaxialen Ausrichtung der Bewegungsachsen der Auslösemittel ist beispielsweise auch eine Betätigung der Verriegelungsklinke über das zweite Auslösemittel unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels in einfacher Art und Weise möglich. Beispielsweise können die Auslösemittel im Wesentlichen bolzenförmig ausgeführt sein, wobei die Bolzen axial hintereinander liegend ausgerichtet sind und der eine Bolzen gegen den anderen Bolzen in Achsrichtung treibbar ist.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das zweite Auslösemittel an dem ersten Auslösemittel geführt ist.
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Insbesondere bei zunehmend erforderlicher Miniaturisierung von Antriebseinrichtungen und damit auch von Schaltgeräteauslöseeinrichtungen mit einer Getriebeanordnung ist es nötig, die einzelnen Baugruppen immer näher zueinander zu positionieren. Nutzt man nunmehr, dass erste Auslösemittel, um das zweite Auslösemittel zu führen bzw. zu lagern, kann die Anzahl der notwendigen Lagerelemente reduziert werden. Beispielsweise kann das erste Auslösemittel eine Nut oder eine Ausnehmung aufweisen, auf welcher sich das zweite Auslösemittel abstützt bzw. an welcher das zweite Auslösemittel geführt ist.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das zweite Auslösemittel in eine Ausnehmung des ersten Auslösemittels ragt, insbesondere durchsetzt.
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Die Nutzung einer Ausnehmung, beispielsweise einer Buchse an dem ersten Auslösemittel gestattet es, das zweite Auslösemittel beispielsweise lageveränderlich die Ausnehmung durchsetzen zu lassen. Die Ausnehmung kann auch einer Führung der Auslösemittel aneinander, insbesondere einer Lagerung bzw. Abstützung des zweiten Auslösemittels an dem ersten Auslösemittel dienen. Das zweite Auslösemittel kann in der Ausnehmung, insbesondere einer Buchse, drehbar und/oder verschieblich gelagert sein. So kann das erste Auslösemittel, welches seinerseits an einer Lagervorrichtung abgestützt ist, genutzt werden, um das zweite Auslösemittel zumindest teilweise zu führen, so dass eine separate Lagervorrichtung für das zweite Auslösemittel zumindest vereinfacht gestaltet oder vollständig auf dieses verzichtet werden kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung eine Linearbewegung des zweiten Auslösemittels ermöglicht, so dass bei der Nutzung zweier linear verschiebbarer Auslösemittel beide parallel, insbesondere koaxial zueinander geführt sind. Es kann weiter von Vorteil sein, wenn das erste Auslösemittel ein rotationssymmetrischer Körper ist und die Ausnehmung koaxial zur Rotationsachse das erste Auslösemittel durchsetzt.
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Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass das erste Auslösemittel das zweite Auslösemittel zumindest teilweise hohlzylindrisch umgreift.
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Das erste Auslösemittel kann zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgeführt sein, wobei der hohlzylindrisch ausgeführte Abschnitt des ersten Auslösemittels das zweite Auslösemittel umgreift. Durch das Umgreifen ist eine Ausnehmung gebildet, welche beispielsweise der Führung des zweiten Auslösemittels dient. Beispielsweise kann das erste Auslösemittel zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei die Wandstärke im hohlzylindrischen Abschnitt des ersten Auslösemittels verschieden ausgeführt sein kann. Der hohlzylindrische Abschnitt kann beispielsweise einen kreisringförmigen Querschnitt, einen rechteckigen, ovalen, vieleckigen usw. Querschnitt aufweisen. Vorteilhafterweise sollte das erste Auslösemittel ebenso wie das zweite Auslösemittel rotationssymmetrisch gestaltet sein.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest eines der Auslösemittel als Anker an einem als Tauchspule ausgeführten Antriebselement angeordnet ist.
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Ein Antriebselement dient einem Hervorrufen einer Bewegung eines Auslösemittels. Das Antriebselement wandelt somit eine Energieform in Bewegungsenergie um. Vorteilhafterweise haben sich elektrodynamische Antriebe zur Wandlung elektrischer Energie in mechanische Energie dargestellt, da diese gut steuer- bzw. ansteuerbar sind. Die Verwendung einer Tauchspule als Antriebselement gestattet es, in direkter Weise eine lineare Bewegung auf das als Anker ausgebildete Auslösemittel aufzuprägen. Der Anker kann beispielsweise längs einer Achse linear verschieblich gelagert sein, wobei der Anker in die Tauchspule eintaucht bzw. aus der Tauchspule herausbewegbar ist. Rückstellkräfte können beispielsweise durch Rückstellfedern, die Schwerkraft usw. erzeugt werden, um den Anker in eine Ruheposition zurückzubewegen. Bei einer Betätigung des als Anker ausgeführten Auslösemittels wird dieses aus seiner Ruheposition herausbewegt, um eine Bewegung bzw. Auslösung der Sperrklinke zu bewirken. Dazu wird der Anker mittelbar oder unmittelbar gegen einen Krafteinleitungspunkt der Sperrklinke bewegt. Nach erfolgter Auslösung der Sperrklinke erfolgt eine Rückbewegung des Auslösemittels in seine Ruheposition.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 eine erste Ausführungsvariante einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung, die
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2 eine zweite Ausführungsvariante einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung, die
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3 eine dritte Ausführungsvariante einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung, die
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4 Teile einer vierten Ausführungsvariante einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung in unmontiertem Zustand und die
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5 die aus der 4 in Teilen bekannte vierte Ausführungsvariante einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung im montierten Zustand.
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In den 1, 2, 3 und 5 sind die dargestellten Ausführungsvatianten einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung jeweils beispielhaft mit verschiedenen Getriebeanordnungen dargestellt. Die Getriebeanordnungen sind schematisiert und lediglich beispielhaft ausgeführt. Die in den Figuren gezeigten Getriebeanordnungen sowie Elemente daraus sind untereinander austauschbar. In den Figuren sind daher gleichwirkende Baugruppen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Darüber hinaus können auch alternative Ausgestaltungsvarianten einer Getriebeanordnung Verwendung finden. Die Figuren sollen mit den dort dargestellten Getriebeanordnungen einem vereinfachten Verständnis der Wirksamkeit bzw. Nutzung einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung dienen.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Schaltgeräteauslöseeinrichtung, in welcher schematisch ein Schaltgerät 1 dargestellt ist. Das Schaltgerät 1 weist ein erstes Kontaktstück 2 sowie ein zweites Kontaktstück 3 auf. Das erste Kontaktstück 2 ist vorliegend ortsfest angeordnet. Das zweite Kontaktstück 3 ist linear verschiebbar ausgestaltet, so dass zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktstück 2, 3 eine relative Bewegbarkeit (vgl. Doppelpfeil) gegeben ist. Das Kontaktstück 3 ist mit einer Speicherfeder 4 gekoppelt, so dass eine Ausschaltbewegung, d. h., eine Trennung der beiden Kontaktstücke 2, 3 voneinander durch Energie getrieben erfolgt, welche der gespannten Speicherfeder 4 entnommen wird.
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Die Speicherfeder 4 ist Teil einer Getriebeanordnung zum Erzeugen der Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken 2, 3. Die Speicherfeder 4 ist vorliegend in Form einer Schraubenfeder ausgeführt, welche ortsfest gelagert ist. Zum Spannen der Speicherfeder 4 ist ein Elektromotor 5 vorgesehen. Der Elektromotor 5 ist über eine kinematische Kette 6 mit der Speicherfeder 4 verbunden. Die kinematische Kette 6 weist einen Seilzug auf, welcher um eine durch den Elektromotor 5 antreibbare Welle gewunden ist. Somit ist es möglich, durch einen Betrieb des Elektromotors 5 Federspannarbeit an der Speicherfeder 4 zu verrichten und die Speicherfeder 4 zu spannen.
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Folgende Funktionsbeschreibung der Auslösemittel sowie deren Zusammenwirken mit den weiteren Baugruppen trifft auch in analoger Weise für die Ausführungsvarianten der 2, 3 und 5 zu. Daher sind die Baugruppen, welche die gleiche Funktion ausüben, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im gespannten Zustand wird die Speicherfeder durch eine Sperrklinke 7 blockiert, so dass ein Entspannen der Speicherfeder 4 nur nach einem Betätigen der Sperrklinke 7 möglich ist. Die Sperrklinke 7 ist als einstückiger Sperrriegel ausgeführt. Ein Entspannen der Speicherfeder 4 erfolgt dabei sprungartig, so dass eine sprungartige Relativbewegung zwischen den beiden Kontaktstücken 2, 3, insbesondere im Zuge eines Ausschaltvorganges erfolgt. Um ein entsprechendes schlagartiges Entspannen der Speicherfeder 4 zu ermöglichen, ist in der kinematischen Kette 6 zu der antreibbaren Welle beispielsweise ein Entkoppelungsmodul vorzusehen, so dass eine bremsende Wirkung von der kinematischen Kette 6 bzw. von dem Elektromotor 5 verhindert ist.
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Die Sperrklinke 7 ist linear verschieblich gelagert. Eine lineare Verschiebbarkeit ist dabei in Richtung einer Achse 8 möglich. Beispielhaft ist eine Verschieberichtung der Sperrklinke 7 gemäß der 1 durch in der Sperrklinke 7 angeordnete, in Richtung der Achse 8 verlaufende Langlöcher 9 festgelegt, wobei die Langlöcher 9 von Führungsbolzen 10 durchsetzt sind. Die Führungsbolzen 10 sind jeweils endseitig mit Gewinden ausgestattet, so dass die Führungsbolzen 10 einerseits an einer Grundplatte befestigt werden können und andererseits an den Führungsbolzen 10 mittels auf die jeweiligen Gewinde aufschraubbaren Muttern ein Entfernen der Sperrklinke 7 von den Führungsbolzen 10 verhindert ist.
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Zum Antreiben der Sperrklinke 7 sind ein erstes Auslösemittel 11 sowie ein zweites Auslösemittel 12 vorgesehen. Die beiden Auslösemittel 11, 12 sind bolzenförmig ausgeführt, wobei die Bolzen der Auslösemittel 11, 12 jeweils in einem Eisenkern 13 verschieblich geführt sind. Die Eisenkerne 13 führen die jeweiligen Auslösemittel 11, 12 parallel zur Achse 8, wobei die Auslösemittel 11, 12 linear verschieblich parallel der Achse 8 angeordnet sind. Die Eisenkerne 13 können die Funktion eines die Auslösemittel 11, 12 umschließenden Gehäuses wahrnehmen. Die beiden Auslösemittel 11, 12 sind dabei jeweils als Tauchanker einer Tauchspule 14 ausgebildet, die als Antriebselement dient. Eine Tauchspule 14 stellt mit einem Anker ein elektrodynamisches Antriebselement dar. Die jeweiligen Auslösemitteln 11, 12 dienen als Anker der jeweiligen Tauchspulen 14. In der 1 ist die Lage der Auslösemittel 11, 12 in Ruheposition dargestellt. Mittels jeweils einer koaxial zu den Auslösemitteln 11, 12 angeordneten Rückstellfeder 15, werden die beiden Auslösemittel 11, 12 jeweils von zu der Sperrklinke 7 fort in ihre Ruhepositionen gepresst. Statt einer Nutzung einer Rückstellfeder 15 zur Erzeugung einer Rückstellkraft können auch alternative Vorrichtungen genutzt werden. Beispielsweise können die Auslösemittel 11, 12 durch ihre Gewichtskraft in ihre Ruhepositionen „zurückfallen“. Ein Widerlager für die von der Rückstellfeder 15 ausgehende Kraft und Anschläge für Endlagen der Auslösemittel 11, 12 werden durch den jeweiligen Eisenkern 13 zur Verfügung gestellt. Die Auslösemittel 11, 12 sind an ihren von der Sperrklinke 7 abgewandten Ende jeweils mit einer radial ausladenden Schulter ausgestattet, welche jeweils wechselweise an den Anschlägen der Endlagen des jeweiligen Eisenkerns 13 anliegen.
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Bei einer Bestromung der Tauchspulen 14 erfolgt eine magnetische Kraftwirkung auf die jeweiligen Auslösemittel 11, 12, wodurch die Auslösemittel 11, 12 gegen die Kraft der jeweiligen Rückstellfeder 15 in Richtung der Sperrklinke 7 bewegt werden. Die Auslösemittel 11, 12 vollziehen jeweils einen linearen Hub in Richtung der Achse 8, schlagen an der Sperrklinke 7 an Krafteinleitungspunkten an und verschieben die Sperrklinke 7 in Richtung der Achse 8. In der Folge gibt die Sperrklinke 7 die gespannte Speicherfeder 4 frei. Die Speicherfeder 4 entspannt sich sprungartig und öffnet sprungartig die Schaltstrecke zwischen den beiden Kontaktstücken 2, 3. Nach erfolgter Freigabe der Speicherfeder 4 endet die Bestromung der Tauchspulen 14. Die beiden Auslösemittel 11, 12 werden durch die Kraft der jeweiligen Rückstellfeder 15 in ihre Ruhepositionen zurückbewegt. Weiterhin wird durch eine Sperrklinkenrückstellfeder 17 auch eine Rückbewegung der Sperrklinke 7 bewirkt, so dass die Sperrklinke 7 wiederum bereit ist, nach einem Spannen der Speicherfeder 4 die gespannte Speicherfeder 4 festzuhalten, um nach einem Auslösen durch die Auslösemittel 11, 12 diese Speicherfeder 4 freizugeben und eine Schaltbewegung bzw. Relativbewegung zwischen den Kontaktstücken 2, 3 zu erzeugen.
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Das erste Auslösemittel 11 sowie das zweite Auslösemittel 12 verfügen jeweils über unabhängig voneinander wirkende Antriebselemente in Form von Tauchspulen 14, so dass bei einem Ausfall einer der Tauchspulen 14 oder einem Blockieren eines der Auslösemittel 11, 12 das jeweils andere nicht gestörte Auslösemittel 11, 12 bzw. die nicht gestörte Tauchspule 14 eine Betätigung der Sperrklinke 7 vollziehen kann. Die beiden Auslösemittel 11, 12 wirken unabhängig voneinander auf dieselbe Sperrklinke 7.
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Die 2 zeigt die aus der 1 bekannte Schaltgeräteauslöseeinrichtung, wobei die Ausgestaltung der Sperrklinke variiert. Wiederum ist die Verwendung einer Speicherfeder 4 vorgesehen, welche mittels eines Elektromotors 5 über eine kinematische Kette 6 gespannt werden kann, wobei ein Blockieren der gespannten Speicherfeder 4 mittels einer Sperrklinke 7 vorgesehen ist. In der 2 ist die entspannte Position der Speicherfeder 4 dargestellt, wobei die Kontaktstücke 2, 3 in geöffneter Position dargestellt sind. Strichpunktiert ist an der Speicherfeder 4 eine gestreckte Lage der Speicherfeder 4 im gespannten Zustand symbolisiert, wobei die Sperrklinke 7 die Speicherfeder 4 im gespannten Zustand blockiert. Im Folgenden soll lediglich auf die alternative Ausgestaltung einer Sperrklinke 7 eingegangen werden. Die Sperrklinke 7 weist vorliegend einen zweiarmigen ortsfest gelagerten Hebel 18 auf. Der ortsfeste Hebel 18 ist um einen ortsfesten Drehpunkt schwenkbar, so dass die Sperrklinke 7 eine gespannte Speicherfeder 4 freigeben kann. Mit einem Arm des ortsfesten Hebels 18 ist ein Pleuel 19 verbunden. Das Pleuel 19 verbindet den ortsfesten Hebel 18 mit einem Winkelhebel 20. Der Winkelhebel 20 ist ortsfest gelagert, wobei der Winkelhebel 20 von einem ersten sowie mit einem zweiten Auslösemittel 11, 12 bewegbar ist. Krafteinleitungspunkte der beiden Auslösemittel 11, 12 befinden sich am Winkelhebel 20 der Sperrklinke 7. Durch eine Bewegung der Auslösemittel 11, 12 wird eine Bewegung der Sperrklinke 7 bewirkt, die analog zu der in 1 beschriebenen Ausführungsvariante ein Entspannen einer gespannten Speicherfeder 4 bewirkt. Die zum Bewegen der Auslösemittel 11, 12 nötigen Baugruppen sind analog zu den Baugruppen der 1 ausgeführt und folglich mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zur 1 ist die Sperrklinke 7 in Form einer Hebelkette ausgeführt.
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In den 3 und 5 zeigen jeweils prinzipielle Darstellungen eine Verklinkungsmechanik sowie der Getriebeanordnung. Gleichwirkende Baugruppen sind mit den gleichen Bezugszeichen, wie in den 1 und 2, versehen. Da die Funktion analog der 1 und 2 erfolgt, wird lediglich die Art und Weise der Ausgestaltung von Auslösemitteln und Antriebsmitteln zu den 3, 4 und 5 näher beschrieben.
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In der 3 ist ein Krafteinleitungspunkt zweier Auslösemittel 11, 12 an einer Sperrklinke 7 dargestellt. Die Sperrklinke 7 ist um einen ortsfesten Lagerpunkt schwenkbar. Ein erstes Auslösemittel 11 sowie ein zweites Auslösemittel 12 sind axial hintereinander liegend angeordnet, wobei die beiden Auslösemittel 11, 12 jeweils bolzenförmig ausgestaltet sind. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Auslösemittel 12 unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels 11 gegen die Sperrklinke 7 bewegbar ist, um die Sperrklinke 7 zu schwenken. Entsprechend ist vorgesehen, dass die jeweils in Form von Stößeln ausgeführten Auslösemittel 11, 12 derart hintereinander liegend angeordnet sind, dass der Stößel des zweiten Auslösemittels 12 bei einer Bewegung von seiner Ruhelage in eine Auslöselage gegen das erste Auslösemittel 11 getrieben ist und somit beispielsweise bei Ausfall der Tauchspule 14 des ersten Auslösemittels unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels 11 die Sperrklinke 7 betätigt. Entsprechend ist vorgesehen, dass in dem Eisenkern 13 des ersten Auslösemittels 11 eine koaxial zur Achse 8 ausgebildete Ausnehmung vorgesehen ist, durch welche das zweite Auslösemittel 12 in das Innere des Eisenkerns 13 des ersten Auslösemittels 11 hineinragen kann, so dass eine Kraftwirkung von dem zweiten Auslösemittel 12 auf das erste Auslösemittel 11 ausgeübt werden kann. Sofern beide Auslösemittel 11, 12 durch die Tauchspulen 14 in eine Bewegung versetzt werden, so addieren sich die von den beiden Auslösemitteln 11, 12 ausgehenden Kräfte zum Betätigen der Sperrklinke 7. Die Kraftwirkung, welche durch eine der Tauchspulen 14 erzeugt werden kann, ist dabei jedoch derart bemessen, dass auch bei Ausfall einer der Tauchspulen 14 eine zum Betätigen der Sperrklinke 7 ausreichende Kraftwirkung durch eine einzige Tauchspule 14 hervorgerufen werden kann. Auch bei Ausfall der Tauchspule 14 des ersten Auslösemittels 11 entsteht eine Kraftwirkung auf das zweite Auslösemittel 12 und eine Verschiebung des ersten Auslösemittels 11 in Richtung der Achse 8 auf die Sperrklinke 7 zu. Das zweite Auslösemittel 12 bewegt das erste Auslösemittel 11 dazu in Richtung der Achse 8 gegen die Sperrklinke 7 und unter Zwischenlage des ersten Auslösemittels 11 ist eine Betätigung der Sperrklinke 7 durch das zweite Auslösemittel 12 bewirkt. Im umgekehrten Falle bei einem Ausfall der Tauchspule 14 des zweiten Auslösemittels 12, verbleibt das zweite Auslösemittel 12 in Ruhe und lediglich das erste Auslösemittel 11 bewegt die Sperrklinke 7. Die beiden Auslösemittel 11, 12 wirken auf denselben Krafteinleitungspunkt (mittelbar bzw. unmittelbar) an der Sperrklinke 7 ein.
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Im Folgenden wird anhand der 4 und 5 ein modularer Aufbau von Auslösemitteln sowie Tauchspulen und Eisenkernen näher beschrieben.
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Die 4 zeigt den Aufbau der Eisenkerne 13 eines ersten und eines zweiten Auslösemittels 11, 12. Die Eisenkerne 13 sowie die Antriebsmittel für das erste und das zweite Auslösemittel 11, 12 sind jeweils gleichartig aufgeführt. Daher wird im Folgenden beispielhaft anhand der 4 der Aufbau von Eisenkern 13 und Antriebsmittel 14 des ersten Auslösemittels 11 exemplarisch beschrieben. Der Eisenkern 13 ist rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 8 angeordnet und weist ein erstes Teilelement 13a sowie ein zweites Teilelement 13b auf. Die beiden Teilelemente 13a, 13b sind aneinander zugewandten Stirnseiten kontaktiert, wobei die Stirnseiten lotrecht zur Achse 8 ausgerichtet sind. In den einander zugewandten Stirnseiten sind ringförmig umlaufende Ausnehmungen eingebracht, die der Aufnahme einer zwischen den beiden Teilelementen 13a, 13b des Eisenkerns 13 liegenden Tauchspule 14 dienen. Die Tauchspule 14 ist so in dem Eisenkern 13 eingebettet und koaxial zur Achse 8 ausgerichtet. Der Eisenkern 13, insbesondere dessen erstes Teilelement 13a dient einer Lenkung eines durch die Tauchspule 14 erzeugbaren Magnetfeldes.
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In Richtung der Achse 8 ist der Eisenkern 13 zentrisch von einer durchgehenden Ausnehmung durchsetzt, die im Wesentlichen zylinderförmige Innenmantelflächen aufweist, wobei mehrere vorspringende Schultern zur Ausbildung von Anschlägen für das erste Auslösemittel 11 vorgesehen sind. Das erste Auslösemittel 11 ist vorliegend als Hohlzylinder ausgebildet, welcher gleitend in dem ersten Teilelement 13a des Eisenkerns 13 gelagert ist. Somit kann das erste Auslösemittel 11 in Richtung der Achse 8 verschoben werden. An seinem innerhalb des Eisenkerns 13 liegenden Ende ist das erste Auslösemittel 11 radial erweitert ausgebildet, so dass vorspringende Schultern gebildet sind, die an gegengleichen Anschlägen des Eisenkerns 13 in den Endpositionen z. B. in einer Ruheposition anliegen. Die radiale Erweiterung des ersten Auslösemittels 11 ist hohlzylindrisch ausgeformt, wobei eine Außenmantelfläche der radialen Erweiterung gleitend in einer gegengleichen Innenmantelfläche des zweiten Teilelementes 13b des Eisenkerns 13 geführt ist. Durch die radiale Erweiterung ist am ersten Auslöseelement 11 die freie Bewegbarkeit des ersten Auslösemittels 11 in Richtung der Achse 8 begrenzt. Somit kann zum einen eine Ruheposition des ersten Auslösemittels 11 in dem Eisenkern 13 eingenommen werden, wobei das erste Auslösemittel 11 in seiner Ruheposition nahezu vollständig in den Eisenkern 13 eingezogen ist. Um das erste Auslösemittel 11 sicher in seiner Ruheposition zu halten, ist eine Rückstellfeder 15 vorgesehen, welche die radiale Erweiterung des ersten Auslösemittels 11 abgestützt am ersten Teilelement 13a des Eisenkerns 13 gegen eine vorspringende Schulter des zweiten Teilelementes 13b des Eisenkerns 13 presst. Somit ist es möglich, dass bei einer Bestromung der Tauchspule 14 das erste Auslösemittel 11 nach Art eines Tauchankers in die Tauchspule 14 gegen die Kraft der Rückstellfeder 15 eintaucht, wobei das erste Auslösemittel 11 stirnseitig aus dem Eisenkern 13 hervortritt und nach einem Beenden der Bestromung der Tauchspule 14 durch die Rückstellkraft der gespannten Rückstellfeder 15 eine Rückbewegung des ersten Auslösemittels 11 in seine Ruheposition erfolgt. Wie bereits zur 1 ausgeführt kann auf eine Rückstellfeder verzichtet werden bzw. eine alternative Vorrichtung genutzt werden.
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Das erste Auslösemittel 11 ist mit einer Ausnehmung 21 ausgestattet, welche sich koaxial zur Achse 8 erstreckt und das erste Auslösemittel 11 vollständig durchsetzt. An seinem von der radialen Erweiterung abgewandten Ende ist das erste Auslösemittel 11 mit einem Innengewinde 22 versehen. Durch die Ausnehmung 21 ist das erste Auslösemittel 11 in Form einer Buchse ausgestaltet, so dass die Buchse beispielsweise einer Führung oder einer Lagerung beispielsweise eines zweiten Auslösemittels 12 dienen kann.
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Das zweite Auslösemittel 12 weist einen Grundkörper auf, welcher seiner Konstruktion nach dem ersten Auslösemittel 11 entspricht. In ein Innengewinde 22 der Ausnehmung 21 des Grundkörpers des zweiten Auslösemittels 12 ist ein Stab 23 eingeschraubt, welcher das zweite Auslösemittel 12 komplettiert. Der Stab 23 ist dabei ebenso wie der Grundkörper des zweiten Auslösemittels 12 koaxial zur Achse 8 ausgerichtet. Der Stab 23 weist einen derartigen Querschnitt auf, dass dieser in die Ausnehmung 21 des ersten Auslösemittels 11 nach Art einer Spielpassung einführbar ist, so dass der Stab 23 in der Ausnehmung 21 des ersten Auslösemittels verschieblich gelagert ist. Somit ist eine Lagerbuchse an dem ersten Auslösemittel 11 für das zweite Auslösemittel 12 gegeben.
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Somit sind ein erstes sowie ein zweites Auslösemittel 11, 12 ausgebildet, welche jeweils eine lineare Bewegung abgeben und jeweils auf dieselbe Sperrklinke einwirken bzw. diese antreiben, wobei die beiden Auslösemittel 11, 12 koaxial zueinander ausgerichtet sind, d. h., das erste Auslösemittel 11 umgreift das zweite Auslösemittel 12 zumindest abschnittsweise außenmantelseitig, wobei jedes der beiden Auslösemittel 11, 12 über eine separate Antriebseinrichtung antreibbar ist.
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Die 5 zeigt die aus der 4 bekannte Anordnung mit Stab 23, welcher die Buchse des ersten Auslösemittels 11 durchsetzt. Die beiden Eisenkerne 13 der beiden Auslösemittel stoßen in Richtung der Achse 8 bündig aneinander und sind fluchtend zueinander ausgerichtet. Der Stab 23 bzw. das zweite Auslösemittel 12 ist über den Stab 23 des zweiten Auslösemittels 12 an dem ersten Auslösemittel 11 gelagert. Die beiden Auslösemittel 11, 12 sind an einer Stirnseite eines der Eisenkerne 13, hier des Eisenkerns 13 des ersten Auslösemittels 11, der Sperrklinke 7 zugewandt, wobei jedes der Auslösemittel 11, 12 direkt auf die Sperrklinke 7 einwirken kann. Somit ist die Möglichkeit gegeben, dass sowohl das erste Auslösemittel 11 als auch das zweite Auslösemittel 12 unabhängig vom Zustand des jeweils anderen Auslösemittels bzw. dessen Tauchspulen, Rückstellfedern usw. eine Bewegung der Sperrklinke 7 bewirken kann. Das erste sowie das zweite Auslösemittel 11, 12 wirken an nahezu demselben Krafteinleitungspunkt der Sperrklinke 7 auf diese ein. So sind Verkantungen und Verkippungen vermieden, die Sperrklinke 7 kann eine Schwenkbewegung vollziehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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