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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre, eine Schaltvorrichtung mit einer solchen Betätigungsvorrichtung sowie einen Laststufenschalter mit einer solchen Schaltvorrichtung. Die Betätigungsvorrichtung kann insbesondere eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre eines Laststufenschalters oder eines Lastumschalters für einen Laststufenschalter sein. Die Schaltvorrichtung kann insbesondere eine Schaltvorrichtung für einen Laststufenschalter eines Regeltransformators oder Transformators mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis oder ein Lastumschalter für einen Laststufenschalter eines Regeltransformators sein.
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DE 11 2011 101 118 T5 beschreibt eine Schaltanlage, die in einem Stromübertragungs- und Stromverteilungssystem sowie in einem Stromempfangssystem verwendet wird. Die Schaltanlage besitzt einen feststehenden Kontakt, einen beweglichen Kontakt, der mit dem feststehenden Kontakt in Kontakt treten sowie sich von diesem trennen kann, einen Vakuum-Schalter, in dem die Kontakte untergebracht sind, eine Öffnungsfeder und einen Elektromagneten, die eine zwangsweise Verlagerung des beweglichen Kontakts veranlassen, sowie eine Druckkontaktvorrichtung, die zwischen dem Elektromagneten und dem beweglichen Kontakt angeordnet sind. Ein elektromagnetischer Mechanismus weist den Elektromagneten, die Öffnungsfeder und eine Kopplungsstange auf und ist dazu ausgebildet, die Druckkontaktvorrichtung, den beweglichen Kontakt sowie dazwischen vorhandene Komponenten antriebsmäßig zu bewegen. Der bewegliche Kontakt tritt mit dem feststehenden Kontakt durch Verlagerung in einer Axialrichtung der Schaltanlage in Kontakt und trennt sich von diesem. Der Elektromagnet ist auf einem plattenartigen Abstützelement abgestützt und besitzt eine Antriebsachse, die mit dem beweglichen Kontakt über die Druckkontaktvorrichtung verbunden ist. Die Antriebsachse erstreckt sich derart durch das Abstützelement hindurch, dass sie in Axialrichtung verschiebbar ist. Der Elektromagnet weist einen feststehenden Kern und einen beweglichen Kern auf, an dem die Antriebsachse befestigt ist und der in Bezug auf den feststehenden Kern in Axialrichtung verschiebbar ist.
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Die Öffnungsfeder ist zwischen einem Öffnungsfederlager und dem Abstützelement zusammengedrückt und erzeugt eine elastische Abstoßungskraft in der Axialrichtung. Eine mit dem Öffnungsfederlager verbundene Öffnungsfederachse ist mit der Kopplungsstange, die an einem an dem Abstützelement vorgesehenen Halterungspunkt angebracht und mit der Antriebsachse verbunden ist, an einer Stelle mit einer größeren Distanz von dem Halterungspunkt als die Antriebsachse verbunden. Wenn eine elastische Abstoßungskraft der Öffnungsfeder auf die Kopplungsstange wirkt, so wird die Antriebsachse in eine Richtung gedrückt, in der sich der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt trennt. Die Antriebsachse wird selektiv verschoben, wenn eine Steuerung des Elektromagneten entweder in einer Schließrichtung, in der der bewegliche Kontakt mit dem feststehenden Kontakt in Kontakt gelangt, oder in einer Öffnungsrichtung erfolgt, in der sich der bewegliche Kontakt von dem feststehenden Kontakt trennt.
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Die Druckkontaktvorrichtung besitzt einen Federrahmen, eine ein Herausfallen verhindernde Platte, die an einem äußeren Endbereich der Antriebsachse befestigt und im Inneren des Federrahmens angeordnet ist, sowie eine Druckkontaktfeder, die in einem zusammengedrückten Zustand zwischen dem Federrahmen und der Platte angeordnet ist und mit diesen in Verbindung steht. Die Antriebsachse ist zusammen mit der Platte in Bezug auf den Federrahmen in Axialrichtung verschiebbar. Die Druckkontaktfeder drückt die Antriebsachse in eine Richtung, in der eine Trennung von dem beweglichen Kontakt erfolgt. Eine Verschiebung der Antriebsachse in Richtung einer Trennung von dem beweglichen Kontakt wird durch das Zusammenwirken der Platte mit dem Federrahmen reguliert.
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DE 19 17 692 A beschreibt einen Lastumschalter für Stufentransformatoren mit vier Vakuumschaltern, bei dem jeweils zwei einander zugeordnete Vakuumschalter nacheinander gegensinnig geschaltet werden und die Schaltvorgänge der beiden Gruppen von je zwei einander zugeordneten Vakuumschaltern mit zeitlichem Abstand erfolgen. Es ist vorgesehen, dass zwei achsparallele Antriebswellen über je eine Exzenteranordnung und mit dieser gelenkig verbundene Schaltgestänge jeweils zwei zu beiden Seiten jeder Antriebswelle angeordnete Vakuumschalter betätigen. Es ist vorgesehen, dass die Exzenteranordnung aus einem Exzenter und einem auf diesem gelagerten, mit den Schaltgestängen gelenkig verbundenen Exzenterring besteht. Es ist vorgesehen, dass die Schaltgestänge jeweils aus zwei an den beiden Stirnseiten des Exzenterringes angelenkten Flachstäben und einem durch die Bohrung einer zwischen den Flachstäben gelenkig gelagerten Buchse geführten und durch ein Widerlager an der einen Stirnfläche der Buchse abgestützten Verlängerungsstab bestehen, der mit seinem über das Widerlager hinausragenden Ende durch ein zwischen den Flachstäben angeordnetes gehäusefestes Führungsglied axial geführt und mit seinem anderen Ende mit der Schaltstange des Vakuumschalters verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass die Flachstäbe über eine Druckfeder mit dem Verlängerungsstab gekoppelt sind, wobei die Druckfeder an der Buchse und an einem Bund des Verlängerungsstabes abgestützt ist.
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Bei diesem bekannten Lastumschalter erfordert die Betätigung eines Vakuumschalters einen komplizierten Mechanismus, der viel Bauraum und Bauteile benötigt und nur eine begrenzte Kontaktkraft, die erforderlich ist, um die Schaltkontakte des Vakuumschalters bei Stromfluss zusammenzudrücken und geschlossen zu halten, aufbringen kann, da die Bauteile dabei stark belastet werden.
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Bekannte Vakuumschaltröhren benötigen beispielsweise bei einem Nennstrom von 650 A eine Kontaktkraft von wenigstens 250 N.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre, einer Schaltvorrichtung und einem Laststufenschalter höhere Kontaktkräfte zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung, eine Schaltvorrichtung und einen Laststufenschalter gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre, die einen festen Schaltkontakt oder Fixkontakt und einen beweglichen Schaltkontakt oder Mobilkontakt umfasst, vor, umfassend
- – eine Lagerplatte, die an dem Fixkontakt befestigt werden kann;
- – eine Hauptfeder, die ein erstes Ende, mit dem sie an dem Mobilkontakt angreifen oder anliegen kann, und ein zweites Ende hat;
- – eine Zusatzfeder oder Gegenfeder, die ein erstes Ende, mit dem sie an der Lagerplatte angreift oder anliegt, und ein zweites Ende hat;
- – einen Betätigungshebel, der einen ersten Angriffspunkt oder Angriffsbereich, an dem die Hauptfeder mit ihrem zweiten Ende angreift oder anliegt, und einen zweiten Angriffspunkt oder Angriffsbereich hat, an dem die Gegenfeder mit ihrem zweiten Ende angreift oder anliegt, und der insbesondere an eine Antriebsquelle gekoppelt werden kann;
wobei - – der Betätigungshebel drehbar oder schwenkbar derart an der Lagerplatte gelagert ist, dass er eine erste Endposition, in der die Hauptfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Gegenfeder gespannt ist und in der insbesondere der Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt ist oder in der er den Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt hält, und eine zweite Endposition einnehmen kann, in der die Gegenfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Hauptfeder gespannt ist und der Mobilkontakt an den Fixkontakt gedrückt wird oder in der er den Mobilkontakt an den Fixkontakt drückt.
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Da in der vorgeschlagenen Betätigungsvorrichtung die bei der Betätigung der Vakuumschaltröhre auftretenden Kräfte, die insbesondere beim Schließen und Zusammendrücken der Kontakte, zum größten Teil von der Lagerplatte aufgenommen werden, kann die antriebsseitige Belastung zwischen dem Betätigungshebel und der Antriebsquelle auch bei großen Kontaktkräften klein gehalten werden. Somit kann die vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung auch bisher nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand realisierbare Kontaktkräfte aufbringen, die weit über 250 N liegen und beispielsweise wenigstens 1000 N, was einem Nennstrom von ungefähr 1300 A entspricht, oder wenigstens 1350 N, was einem Nennstrom von ungefähr 1500 A entspricht, oder wenigstens 2000 N, was einem Nennstrom von ungefähr 1850 A entspricht, betragen.
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Die vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung ermöglicht zudem einen sehr einfachen und kompakten Aufbau mit wenigen Bauteilen und geringem Verschleiß.
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Die vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung kann insbesondere eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre eines Laststufenschalters oder eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre eines Lastumschalters für einen Laststufenschalter sein.
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Die vorgeschlagene Betätigungsvorrichtung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise wenigstens eine zusätzliche oder weitere Hauptfeder und/oder wenigstens eine zusätzliche oder weitere Zusatzfeder und/oder wenigstens einen zusätzlichen oder weiteren Betätigungshebel umfassen oder aufweisen.
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Jede Feder kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Druckfeder oder als Zugfeder und/oder beispielsweise wenigstens eine Schraubenfeder und/oder wenigstens eine zylindrische oder kegelförmige oder tonnenförmige Torsionsfeder und/oder wenigstens eine Tellerfeder umfassen.
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Jeder Betätigungshebel kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als gerader oder gewinkelter Hebel und/oder als einseitiger oder zweiseitiger Hebel und/oder wenigstens zwei Hebelarme oder genau einen Hebelarm haben.
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Vorzugsweise ist die Lagerung des Betätigungshebel derart ausgeführt, dass, wenn die Vakuumschaltröhre ordnungsgemäß in die Betätigungsvorrichtung eingebaut oder eingesetzt ist, in der ersten Endposition der Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt ist oder der Betätigungshebel den Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt hält und/oder in der zweiten Endposition der Mobilkontakt an den Fixkontakt gedrückt wird oder der Betätigungshebel den Mobilkontakt an den Fixkontakt drückt.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Betätigungshebel drehbar oder schwenkbar derart an der Lagerplatte gelagert sein, dass er eine Zwischenposition einnehmen kann, in der die Gegenfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt ist und die Hauptfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt ist. Vorzugsweise ist die Lagerung des Betätigungshebel derart ausgeführt, dass, wenn die Vakuumschaltröhre ordnungsgemäß in die Betätigungsvorrichtung eingebaut oder eingesetzt ist, in der Zwischenposition der Mobilkontakt den Fixkontakt drucklos oder kraftlos oder nur mit seinem Eigengewicht berührt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Hauptfeder und die Gegenfeder derart ausgebildet und/oder bemessen und/oder angeordnet sind, dass der Betätigungshebel in die erste Endposition vorgespannt ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Hauptfeder eine Druckfeder ist und ihr erstes Ende an einer zu dem ersten Angriffsbereich hinweisenden, ersten Anlagefläche des Mobilkontakts anliegt.
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Vorzugsweise weist diese Anlagefläche von dem Fixkontakt weg.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Gegenfeder eine Druckfeder ist und ihr erstes Ende an einer zu dem zweiten Angriffsbereich hinweisenden Anlagefläche der Lagerplatte anliegt.
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Vorzugsweise weist diese Anlagefläche zu dem Fixkontakt hin.
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Es kann vorgesehen sein, dass
- – der Betätigungshebel einen ersten Hebelarm hat, an dem der erste Angriffsbereich und der zweite Angriffsbereich ausgebildet sind;
- – die Längsachse der Hauptfeder parallel zu der Längsachse der Gegenfeder ist;
- – die Anlagefläche der Lagerplatte zu der Hauptfeder hinweist.
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Vorzugsweise sind die Längsachsen koaxial.
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Es kann vorgesehen sein, dass
- – der Betätigungshebel einen ersten Hebelarm, an dem der erste Angriffsbereich ausgebildet ist, und einen zweiten Hebelarm hat, an dem der zweite Angriffsbereich ausgebildet ist und der hin zu dem Fixkontakt gebogen oder abgewinkelt ist und in einem Winkel, der kleiner als 180° beträgt, zu dem ersten Hebelarm verläuft;
- – die Längsachse der Hauptfeder in dem Winkel zu der Längsachse der Gegenfeder verläuft;
- – die Anlagefläche der Lagerplatte von der Hauptfeder wegweist.
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Vorzugsweise beträgt der Winkel 90°.
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Es kann vorgesehen sein, dass jede der vorgeschlagenen Betätigungsvorrichtungen umfasst
- – eine Kulisse, die eine die Hauptfeder aufnehmende Hülse mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einen an der Hülse befestigten Koppelabschnitt umfasst, der eine an dem ersten Angriffsbereich angreifende oder anliegende, erste Koppelfläche und eine an dem zweiten Angriffsbereich angreifende oder anliegende, zweite Koppelfläche hat;
wobei - – an diesem ersten Ende eine einwärts oder zum Inneren der Hülse hin verlaufende, erste Abstützfläche ausgebildet ist, die an einer zu dem Fixkontakt hinweisenden und/oder von der ersten Anlagefläche des Mobilkontakts wegweisenden, zweiten Anlagefläche des Mobilkontakts anliegen kann;
- – an diesem zweiten Ende eine einwärts oder zum Inneren der Hülse hin verlaufende, zweite Abstützfläche ausgebildet ist, die an dem zweiten Ende der Hauptfeder anliegt und/oder von dem ersten Angriffsbereich wegweist.
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Über die Kulisse kann somit eine Bewegung des Betätigungshebels auf die Federn und den Mobilkontakt übertragen werden.
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Die Hülse kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise an ihrem ersten Ende einen einwärts vorspringenden Flansch aufweisen, der die erste Abstützfläche bildet.
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Die Hülse kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise an ihrem zweiten Ende einen einwärts vorspringenden Flansch, der die zweite Abstützfläche bildet, oder eine dieses Ende verschließende Wand aufweisen, die die zweite Abstützfläche bildet.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
- – die erste Koppelfläche von der Hauptfeder und/oder dem Mobilkontakt wegweist und/oder zu der ersten Koppelfläche und/oder der Zusatzfeder hinweist; und/oder
- – die zweite Koppelfläche zu der Hauptfeder und/oder dem Mobilkontakt hinweist und/oder von der Zusatzfeder und/oder der Anlagefläche der Lagerplatte wegweist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Betätigungshebel einen dritten Angriffspunkt oder Angriffsbereich hat, an dem eine Antriebsquelle angreifen kann.
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Die Antriebsquelle kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise eine von einem Motor angetriebene Schaltwelle und ein Kurvengetriebe mit einer an der Schaltwelle befestigten Kurvenscheibe und einem an der Kurvenscheibe geführten Abtaster umfassen, wobei der Abtaster beispielsweise an den dritten Angriffsbereich gekoppelt oder der dritte Angriffsbereich einen solchen Abtaster bilden oder als ein solcher Abtaster ausgebildet sein kann.
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Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt eine Schaltvorrichtung vor, umfassend
- – eine Vakuumschaltröhre, die einen festen Schaltkontakt oder Fixkontakt und einen beweglichen Schaltkontakt oder Mobilkontakt umfasst;
- – eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Vakuumschaltröhre;
wobei - – die Betätigungsvorrichtung umfasst
- • eine Lagerplatte, die an dem Fixkontakt befestigt ist;
- • eine Hauptfeder, die ein erstes Ende, mit dem sie an dem Mobilkontakt angreift oder anliegt, und ein zweites Ende hat;
- • eine Zusatzfeder oder Gegenfeder, die ein erstes Ende, mit dem sie an der Lagerplatte angreift oder anliegt, und ein zweites Ende hat;
- • einen Betätigungshebel, der einen ersten Angriffspunkt oder Angriffsbereich, an dem die Hauptfeder mit ihrem zweiten Ende angreift oder anliegt, und einen zweiten Angriffspunkt oder Angriffsbereich hat, an dem die Gegenfeder mit ihrem zweiten Ende angreift oder anliegt, und der insbesondere an eine Antriebsquelle gekoppelt werden kann;
- – der Betätigungshebel drehbar oder schwenkbar derart an der Lagerplatte gelagert ist, dass er eine erste Endposition, in der die Hauptfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Gegenfeder gespannt ist und in der insbesondere der Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt ist oder er den Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt hält, und eine zweite Endposition einnehmen kann, in der die Gegenfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Hauptfeder gespannt ist und in der insbesondere der Mobilkontakt an den Fixkontakt gedrückt wird oder er den Mobilkontakt an den Fixkontakt drückt.
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Die vorgeschlagene Schaltvorrichtung ermöglicht höhere Kontaktkräfte und zudem einen sehr einfachen und kompakten Aufbau mit wenigen Bauteilen und geringem Verschleiß.
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Die vorgeschlagene Schaltvorrichtung kann insbesondere eine Schaltvorrichtung für einen Laststufenschalter eines Regeltransformators oder Transformators mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis sein, beispielsweise ein Lastumschalter für einen Laststufenschalter eines Regeltransformators
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Die vorgeschlagene Schaltvorrichtung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise wenigstens eine zusätzliche oder weitere Vakuumschaltröhre und/oder wenigstens eine zusätzliche oder weitere Betätigungsvorrichtung umfassen oder aufweisen.
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Jede Betätigungsvorrichtung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise wie eine der gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagenen Betätigungsvorrichtungen.
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Die Erfindung schlägt gemäß einem dritten Aspekt einen Laststufenschalter vor, umfassend
- – ein Gestell;
- – eine Schaltvorrichtung;
wobei - – die Schaltvorrichtung umfasst
- • eine Vakuumschaltröhre, die einen festen Schaltkontakt oder Fixkontakt und einen beweglichen Schaltkontakt oder Mobilkontakt umfasst;
- • eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Vakuumschaltröhre;
- – die Betätigungsvorrichtung umfasst
- • eine Lagerplatte, die an dem Fixkontakt und dem Gestell befestigt ist;
- • eine Hauptfeder, die ein erstes Ende, mit dem sie an dem Mobilkontakt angreift oder anliegt, und ein zweites Ende hat;
- • eine Zusatzfeder oder Gegenfeder, die ein erstes Ende, mit dem sie an der Lagerplatte angreift oder anliegt, und ein zweites Ende hat;
- • einen Betätigungshebel, der einen ersten Angriffspunkt oder Angriffsbereich, an dem die Hauptfeder mit ihrem zweiten Ende angreift oder anliegt, und einen zweiten Angriffspunkt oder Angriffsbereich hat, an dem die Gegenfeder mit ihrem zweiten Ende angreift oder anliegt, und der insbesondere an eine Antriebsquelle gekoppelt werden kann;
- – der Betätigungshebel drehbar oder schwenkbar derart an der Lagerplatte gelagert ist, dass er eine erste Endposition, in der die Hauptfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Gegenfeder gespannt ist und in der insbesondere der Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt ist oder er den Mobilkontakt von dem Fixkontakt getrennt hält, und eine zweite Endposition einnehmen kann, in der die Gegenfeder zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Hauptfeder gespannt ist und in der insbesondere der Mobilkontakt an den Fixkontakt gedrückt wird oder er den Mobilkontakt an den Fixkontakt drückt.
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Der vorgeschlagene Laststufenschalter ermöglicht höhere Kontaktkräfte und zudem einen sehr einfachen und kompakten Aufbau mit wenigen Bauteilen und geringem Verschleiß.
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Der vorgeschlagene Laststufenschalter kann insbesondere ein Laststufenschalter für einen Regeltransformator oder Transformator mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis sein.
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Der vorgeschlagene Laststufenschalter kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise wenigstens ein zusätzliches oder weiteres Gestell und/oder wenigstens eine zusätzliche oder weitere Schaltvorrichtung umfassen oder aufweisen.
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Jede Schaltvorrichtung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise wie eine der gemäß dem zweiten Aspekt vorgeschlagenen Schaltvorrichtungen.
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Jede Betätigungsvorrichtung kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise wie eine der gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagenen Betätigungsvorrichtungen.
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Vorzugsweise bildet das Gestell die Lagerplatte oder sind das Gestell und die Lagerplatte einstückig.
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Es kann vorgesehen sein, dass jeder der vorgeschlagenen Laststufenschalter eine Antriebsquelle umfasst, die an dem dritten Angriffsbereich angreift oder anliegt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebsquelle eine Schaltwelle und ein Kurvengetriebe umfasst, das eine Kurvenscheibe, die drehfest mit der Schaltwelle verbunden ist, und einen Abtaster umfasst, der mit dem dritten Angriffsbereich verbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der dritte Angriffsbereich den Abtaster bildet.
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Die Ausführungen und Erläuterungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die anderen Aspekte der Erfindung.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen verbunden und/oder kombiniert werden. Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen. Die Zeichnungen zeigen in
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1 eine erste Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre sowie eine erste Ausführungsform einer Schaltvorrichtung mit einer solchen Betätigungsvorrichtung;
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2 eine zweite Ausführungsform einer solchen Betätigungsvorrichtung sowie eine zweite Ausführungsform einer Schaltvorrichtung;
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3 die Betätigungsvorrichtung und die Schaltvorrichtung der 1 in einer ersten Endposition, einer Zwischenposition und einer zweiten Endposition;
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4 die Betätigungsvorrichtung und die Schaltvorrichtung der 2 in einer ersten Endposition, einer Zwischenposition und einer zweiten Endposition;
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5 eine bevorzugte Ausführungsform eines Laststufenschalters mit der Schaltvorrichtung der 2.
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In der 1 ist eine erste Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung 10 zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre 11 sowie eine erste Ausführungsform einer Schaltvorrichtung 23 schematisch dargestellt.
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Die Betätigungsvorrichtung 10 und/oder die Vakuumschaltröhre 11 und/oder die Schaltvorrichtung 23 können beispielsweise Teil eines Laststufenschalters 24 (5) sein. Die Vakuumschaltröhre 11 umfasst beispielsweise ein Vakuumgehäuse, einen feststehenden Schaltkontakt oder Fixkontakt 12 und einen beweglichen Schaltkontakt oder Mobilkontakt 13. Jeder Kontakt 12, 13 weist ein plattenförmiges Kontaktelement, das in dem Vakuumgehäuse sitzt, und einen mit diesem elektrisch und mechanisch verbunden Kontaktschaft auf, der abgedichtet aus dem Vakuumgehäuse herausgeführt ist. Der Kontaktschaft des Fixkontakts 12 ist an dem Vakuumgehäuse befestigt, und der Kontaktschaft des Mobilkontakts 13 ist beweglich an dem Vakuumgehäuse gelagert und an seinem von dem Kontaktelement fernen, außerhalb des Vakuumgehäuses liegenden Ende scheibenförmig oder plattenförmig mit radial auswärts vorspringendem Rand ausgebildet.
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Die Schaltvorrichtung 23 umfasst eine Vakuumschaltröhre 11 und eine Betätigungsvorrichtung 10, die bei dieser Ausführungsform beispielhaft gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet ist.
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Bei dieser Ausführungsform umfasst die Betätigungsvorrichtung 10 eine Lagerplatte 14, die beispielsweise an einem Gestell 25 (5) des Laststufenschalters 24 befestigt sein kann, eine Hauptfeder 15, eine Gegenfeder 16, einen Betätigungshebel 17 und eine Kulisse 20.
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Die Lagerplatte 14 kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise geformt sein und ist hier nur ausschnittsweise mit drei Abschnitten schematisch dargestellt, die mechanisch starr miteinander verbunden sind. Der in der 1 untere Abschnitt der Lagerplatte 14 ist an dem Kontaktschaft des Fixkontakts 12 befestigt. Der Betätigungshebel 17 ist schwenkbar an dem in der 1 mittleren oder linken Abschnitt der Lagerplatte 14 gelagert. Eine Anlagefläche 141 ist an dem in der 1 oberen Abschnitt der Lagerplatte 14 ausgebildet.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Hauptfeder 15 und die Gegenfeder 16 Druckfedern und zylindrische Schraubenfedern. Die Hauptfeder 15 hat ein erstes Ende 151, mit dem sie an dem Kontaktschaft des Mobilkontakts 13 angreift, und ein zweites Ende 152. Die Gegenfeder 16 hat ein erstes Ende 161 und ein zweites Ende 162.
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Der Betätigungshebel 17 hat einen ersten Angriffsbereich 171, an dem die Hauptfeder 15 mit ihrem zweiten Ende 152 angreift, und einen zweiten Angriffsbereich 172, an dem die Gegenfeder 16 mit ihrem zweiten Ende 162 angreift. Er ist schwenkbar derart an der Lagerplatte 14 gelagert, dass er eine erste Endposition (1 und links in der 3), eine zweite Endposition (rechts in der 3) und eine Zwischenposition (mittig in der 3) einnehmen kann. In der ersten Endposition ist die Hauptfeder 15 zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Gegenfeder 16 gespannt und der Mobilkontakt 13 von dem Fixkontakt 14 getrennt. In der zweiten Endposition ist die Gegenfeder 16 zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt und die Hauptfeder 15 gespannt und wird der Mobilkontakt 13 an den Fixkontakt 14 gedrückt. In der Zwischenposition sind die Hauptfeder 15 und die Gegenfeder 16 zumindest teilweise, bevorzugt vollständig entspannt ist und berührt der Mobilkontakt den Fixkontakt drucklos oder kraftlos.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Hauptfeder 15 und die Gegenfeder 16 derart ausgebildet, dass der Betätigungshebel 17 in die erste Endposition vorgespannt ist. Das erste Ende 151 der Hauptfeder 15 liegt an einer zu dem ersten Angriffsbereich 171 hinweisenden, ersten Anlagefläche 131 des Mobilkontakts 13 an. Diese erste Anlagefläche 131 ist hier die von den Kontaktelementen wegweisende Stirnfläche des scheibenförmigen Endes des Kontaktschafts des Mobilkontakts 13. Das erste Ende 161 der Gegenfeder 16 liegt und greift an der Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 an. Diese Anlagefläche 141 weist hier zu dem zweiten Angriffsbereich 172, der Hauptfeder 15 und dem Mobilkontakt 13 hin.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Betätigungshebel 17 ein zweiseitiger, gerader Hebel und hat einen ersten Hebelarm 18 und einen zweiten Hebelarm 19, der in einem Winkel, der 180° beträgt, zu dem ersten Hebelarm 18 verläuft. Das freie Ende des ersten Hebelarms 18 ist hier kugelförmig ausgebildet und weist an seiner zu der Hauptfeder 15 und dem Mobilkontakt 13 hinweisenden Kugelfläche den ersten Angriffsbereich 171 und an seiner zu der Gegenfeder 16 hinweisenden und von der Hauptfeder 15 und dem Mobilkontakt 13 wegweisenden Kugelfläche den zweiten Angriffsbereich 172 auf. Der Betätigungshebel 17 hat einen dritten Angriffsbereich 173, der an dem freien Ende des zweiten Hebelarms 19 ausgebildet ist und an dem eine nicht dargestellte Antriebsquelle des Laststufenschalters, beispielsweise eine von einem Motor und/oder einem Federenergiespeicher angetriebene Kurvenscheibe, angreifen kann.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Längsachse A der Hauptfeder 15 parallel, nämlich koaxial zu der Längsachse B der Gegenfeder 16 und weist die Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 zu der Hauptfeder 15 hin.
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Die Kulisse 20 umfasst eine die Hauptfeder 15 aufnehmende Hülse 21 mit einem der Vakuumschaltröhre 11 nahen, ersten Ende und einem der Vakuumschaltröhre 11 fernen, zweiten Ende und einen an dem zweiten Ende der Hülse 21 befestigten Koppelabschnitt 22, der eine an dem ersten Angriffsbereich 171 angreifende, erste Koppelfläche 221, eine an dem zweiten Angriffsbereich 172 angreifende, zweite Koppelfläche 222 und eine an dem zweiten Ende 162 der Gegenfeder 16 angreifende, dritte Koppelfläche 223 hat.
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Die Hülse 21 weist an ihrem ersten Ende einen einwärts vorspringenden Flansch auf, der eine einwärts verlaufende, erste Abstützfläche 211 bildet, die an einer zu dem Fixkontakt 12 hinweisenden, zweiten Anlagefläche 132 des Mobilkontakts 13 anliegt. Diese zweite Anlagefläche 132 ist die von der ersten Anlagefläche 131 abgewandte, zu den Kontaktelementen hinweisende, ringförmige Rückseite des scheibenförmigen Endes des Kontaktschafts des Mobilkontakts 13. Die Hülse 21 weist an ihrem zweiten Ende eine dieses Ende verschließende Wand auf, die mit ihrer zum Inneren der Hülse 21 weisenden Innenseite eine einwärts verlaufende, zweite Abstützfläche 212 bildet, die an dem zweiten Ende 152 der Hauptfeder 15 anliegt.
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Der Koppelabschnitt 22 grenzt an das zweite Ende der Hülse 21 und direkt an deren Wand an, sodass diese Wand mit ihrer Außenseite die erste Koppelfläche 221 bildet, die von der Hauptfeder 15 wegweist. Der Koppelabschnitt 22 weist eine zu dieser Wand parallele Wand auf, die mit ihrer zu der Hülse 21 und der Hauptfeder 15 hinweisenden Seite die zweite Koppelfläche 222 und mit ihrer gegenüberliegenden, von der Hülse 21 und der Hauptfeder 15 wegweisenden und zu der Gegenfeder 16 und der Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 hinweisenden Seite die dritte Koppelfläche 223 bildet. Somit greift die Gegenfeder 16 über die Wand 222/223 des Koppelabschnitts 22 an dem zweiten Angriffsbereich 172 des Betätigungshebels 17 und über die Kulisse 20 an der Hauptfeder 15 an.
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In der 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung 10 zum Betätigen einer Vakuumschaltröhre 11 sowie eine zweite Ausführungsform einer Schaltvorrichtung 23 schematisch dargestellt. Diese zweiten Ausführungsformen ähneln den ersten Ausführungsformen, sodass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden.
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Bei dieser Ausführungsform der Schaltvorrichtung 23 ist die Betätigungsvorrichtung 10 beispielhaft gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Betätigungshebel 17 ein gewinkelter Hebel, bei dem der zweite Hebelarm 19 hin zu dem Fixkontakt 12, in der 2 also nach unten, abgewinkelt ist und zu dem ersten Hebelarm 18 in einem Winkel verläuft, der 90° beträgt. Die Längsachse A der Hauptfeder 15 verläuft ebenfalls in einem Winkel von 90° zu der Längsachse B der Gegenfeder 16. Die Längsachsen a, B und die Hebelarme 18, 19 liegen in einer Ebene.
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Bei dieser Ausführungsformweist ist der zweite Angriffsbereich 172 an dem zweiten Hebelarm 19 ausgebildet. Die Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsform um 90° gedreht und weist von der Hauptfeder 15 weg und zu dem zweiten Angriffsbereich 172 hin. Die Gegenfeder 16 greift mit ihrem zweiten Ende 162 direkt an dem zweiten Angriffsbereich 172 und somit über den zweiten Hebelarm 19, den ersten Hebelarm 18 und die Kulisse 20 an der Hauptfeder 15 an.
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In der 3 sind die gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildete Betätigungsvorrichtung 10 und die gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildete Schaltvorrichtung 23 in der ersten Endposition, der Zwischenposition und der zweiten Endposition schematisch dargestellt.
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Links ist die erste Endposition gezeigt, in der der dritte Angriffsbereich 173 am zweiten Hebelarm 19 in einem unteren Totpunkt ist und somit der erste Angriffsbereich 171 und der zweite Angriffsbereich 172 am gegenüberliegenden ersten Hebelarm 18 in einem oberen Totpunkt sind. Hierdurch wird die Kulisse 20 gegen die Kraft der Gegenfeder 16 weg von dem Fixkontakt 12 und dem Mobilkontakt 13 gezogen und gegen die Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 gedrückt und über die Kulisse 20 der Mobilkontakt 13 von dem Fixkontakt 12 weggezogen. Folglich ist die Vakuumschaltröhre 11 geöffnet.
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In der Mitte ist die Zwischenposition gezeigt, in der der dritte Angriffsbereich 173 in einer Mittelstellung über seinem unteren Totpunkt ist und somit der erste Angriffsbereich 171 und der zweite Angriffsbereich 172 in einer Mittelstellung unter ihrem oberen Totpunkt sind. Hierdurch wird die Kulisse 20 gegen die entgegengesetzten, sich zumindest teilweise, bevorzugt vollständig aufhebenden Kräfte der Gegenfeder 16 und der Hauptfeder 15 in einer Mittelstellung gehalten und über die Kulisse 20 der Mobilkontakt 13 und der Fixkontakt 12 drucklos oder kraftlos aneinander gelegt oder kontaktiert. Folglich ist die Vakuumschaltröhre 11 geschlossen. In diesem Zustand würde aber ein zu großer Stromfluss die Kontakte 12, 13 auseinander treiben.
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Rechts ist die zweite Endposition gezeigt, in der der dritte Angriffsbereich 173 in einem oberen Totpunkt ist und somit der erste Angriffsbereich 171 und der zweite Angriffsbereich 172 in einem unteren Totpunkt sind. Hierdurch wird die Kulisse 20 gegen die Kraft der Hauptfeder 15 gegen den Mobilkontakt 13 und den Fixkontakt 12 gedrückt und weg von der Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 gezogen und über die Kulisse 20 der Mobilkontakt 13 gegen den Fixkontakt 12 gedrückt. Folglich ist die Vakuumschaltröhre 11 geschlossen und wird auch durch die Betätigungsvorrichtung 10 geschlossen gehalten, sodass auch ein großer Stromfluss die Kontakte nicht auseinander treiben kann.
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In der 4 sind die gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildete Betätigungsvorrichtung 10 und die gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildete Schaltvorrichtung 23 in der ersten Endposition, der Zwischenposition und der zweiten Endposition schematisch dargestellt. Diese zweite Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden.
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Links ist die erste Endposition gezeigt, in der der dritte Angriffsbereich 173 am zweiten Hebelarm 19 in einem rechten Totpunkt ist und somit der zweite Angriffsbereich 172 an diesem zweiten Hebelarm 19 ebenfalls in einem rechten Totpunkt und der erste Angriffsbereich 171 am gegenüberliegenden ersten Hebelarm 18 in seinem oberen Totpunkt ist. Hierdurch wird der zweite Hebelarm 19 gegen die Kraft der Gegenfeder 16 gegen die Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 gedrückt und über den ersten Hebelarm 18 und die Kulisse 20 der Mobilkontakt 13 von dem Fixkontakt 12 weggezogen. Folglich ist die Vakuumschaltröhre 11 geöffnet.
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In der Mitte ist die Zwischenposition gezeigt, in der der dritte Angriffsbereich 173 in einer Mittelstellung links von seinem rechten Totpunkt ist und somit der zweite Angriffsbereich 172 ebenfalls in einer Mittelstellung links von seinem rechten Totpunkt und der erste Angriffsbereich 171 in seiner Mittelstellung ist. Hierdurch wird der zweite Hebelarm 19 gegen die entgegengesetzten, sich zumindest teilweise, bevorzugt vollständig aufhebenden Kräfte der Gegenfeder 16 und der Hauptfeder 15 in einer Mittelstellung gehalten und über den ersten Hebelarm 18 und die Kulisse 20 der Mobilkontakt 13 und der Fixkontakt 12 drucklos oder kraftlos aneinander gelegt oder kontaktiert. Folglich ist die Vakuumschaltröhre 11 geschlossen. In diesem Zustand würde aber ein zu großer Stromfluss die Kontakte 12, 13 auseinandertreiben.
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Rechts ist die zweite Endposition gezeigt, in der der dritte Angriffsbereich 173 in einem linken Totpunkt ist und somit der zweite Angriffsbereich 172 ebenfalls in einem linken Totpunkt und der erste Angriffsbereich 171 in seinem unteren Totpunkt ist. Hierdurch wird der zweite Hebelarm 19 gegen die Kraft der Hauptfeder 15 weg von der Anlagefläche 141 der Lagerplatte 14 gezogen und über den ersten Hebelarm 18 und die Kulisse 20 der Mobilkontakt 13 gegen den Fixkontakt 12 gedrückt. Folglich ist die Vakuumschaltröhre 11 geschlossen und wird auch durch die Betätigungsvorrichtung 10 geschlossen gehalten, sodass auch ein großer Stromfluss die Kontakte nicht auseinander treiben kann.
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In der 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Laststufenschalters 24 schematisch dargestellt. Der Laststufenschalter 24 umfasst ein Gestell 25, eine Schaltvorrichtung 23 und eine Antriebsquelle, die an dem dritten Angriffsbereich 173 angreift oder an diesen zu dessen Antrieb gekoppelt ist.
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Bei dieser Ausführungsform des Laststufenschalters 24 ist die Schaltvorrichtung 23 beispielhaft gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet.
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Das Gestell 25 ist an der Lagerplatte 14 befestigt. Das Gestell 25 kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise geformt sein und ist hier nur ausschnittsweise mit drei Abschnitten schematisch dargestellt, die mechanisch starr miteinander verbunden sind. Der in der 5 untere Abschnitt des Gestells 25 ist an dem in der 5 unteren Abschnitt der Lagerplatte 14 befestigt. Der in der 5 mittlere oder linke Abschnitt des Gestells 25 ist an dem in der 5 mittleren oder linken Abschnitt der Lagerplatte 14 befestigt. Der in der 5 obere Abschnitt des Gestells 25 ist an dem in der 5 oberen Abschnitt der Lagerplatte 14 befestigt.
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Bei dieser Ausführungsform umfasst die Antriebsquelle eine Schaltwelle 26 und ein Kurvengetriebe, das eine Kurvenscheibe 27 und einen Abtaster 28 umfasst. Die Schaltwelle 26 ist um eine Achse C drehbar an dem Gestell 25 gelagert und kann von einem nicht dargestellten Motor um die Achse C gedreht werden. Die Kurvenscheibe 27 ist drehfest mit der Schaltwelle 26 verbunden weist in ihrer Umfangsfläche eine Nut oder Kurve 271 auf, in der der Abtaster 28 geführt ist. Der dritte Angriffsbereich 173 bildet hier den Abtaster 28, sodass der Abtaster 28 mit dem dritten Angriffsbereich 173 verbunden oder an diesen gekoppelt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Betätigungsvorrichtung
- 11
- Vakuumschaltröhre
- 12
- Fixkontakt
- 13
- Mobilkontakt
- 131/132
- erste/zweite Anlagefläche von 13
- 14
- Lagerplatte
- 141
- Anlagefläche von 14
- 15
- Hauptfeder
- 151/152
- erstes/zweites Ende von 15
- 16
- Gegenfeder
- 161/162
- erstes/zweites Ende von 16
- 17
- Betätigungshebel
- 171/172/173
- erster/zweiter/dritter Angriffsbereich von 17
- 18
- erster Hebelarm von 17
- 19
- zweiter Hebelarm von 17
- 20
- Kulisse
- 21
- Hülse
- 211/212
- erste/zweite Abstützfläche von 21
- 22
- Koppelabschnitt
- 221/222/223
- erste/zweite/dritte Koppelfläche von 22
- 23
- Schaltvorrichtung
- 24
- Laststufenschalter
- 25
- Gestell
- 26
- Schaltwelle
- 27
- Kurvenscheibe
- 271
- Kurve von 27
- 28
- Abtaster
