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Ü1.ektromä-enetis#es- Klappankerschütz für hohe Nennströnie Die 'Erfindung
betrifft ein elektromagnetisches. Klappankerschütz für hohe Nennströme zur Mon-2
tage # auf zur Schwingung neigenden Grundflächeii'.
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Der-Anker und die schwenkbaren Kontaktarme elektrbmagnetischer Schütze
- sind oft' auf einer gemeinsiün.en Welle befestigt und haben-, dann
also,
stets die gleiche Bewegungsrichtung. Diese, Bauweise, hat de A Nachteil,
daß neben den reinen Köntaktpretlungen, die wegen ihrer zeitlichen. Kürze. von nur
einigen Millisekunden praktisch die Lebensdauer der, Kontakte wenig beeinflussen,
noch das sogenannt6f »Änkerprellen der Kontakte« -auftritt, bei dem der nach
10 bis 15 Millisekunden erfolgende Schlag des Ankers >auf den
Magnetkern den Kontaktdruck zeitweilig# bis auf Null verringert. Im ungünstigsten
Fall heben sich die Starkstromkontakte dabei sogar voneinander ab. Fließt zu einem
solchen Zeitpunkt schon ein holier Strom, z. B. der Anlaufstrom eines Kurzschlußläufennotors,
so wird die Lebensdauer der Kontakte ungefähr um die Hälfte vermindert. Besonders
bei großen wechselstromerregten Schüt-, zen, mittels derer bei großer Schalthäufigkeit
große' Ströme geschaltet werden und' die der erforderlichen großen Kontaktdrücke
, wegen einen großen und schweren Anker haben müssen, wirkt sich dieser Ankerprellschlag
sehr nachteilig aus.
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Es ist schon eine Klappankerschützkonstruktion bekanntgeworden, durch
die der Nachteil des Ankerprellens der Kontakte weitgehend vermindert wird. Diese
Konstruktion weist bei seitlicher Befestigung horizontal liegende Polflächen auf
und zeigt beivertikaler Drehbewegung des Klappankers eine horizon#,' tal umgelenkte
Bewegung der Kontakte. Damit mechanischer wurde beabsichtigt, Erschütterung, daß
das insbesondere geöffnete Schütz in der, bei '
Horizontalen, nicht ungewollt
schließen konnte. Der, nur vertikal bewegbare Anker verhindert mit seiner Masse
derartige unerwünschte Kontaktbewegungen.'. Umgekehrt verhindert eine solche Anordnung
aber auch die übertragung der Ankerschläge auf die Kontakte, im schlechtesten Fall
kann nur ein tangen# tiales Verschieben der Kontakte gegeneinander -erfolgen.
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Nun können in den allerwenigsten Fällen Schüt#e" all massiven Wänden
angebracht werden. Insbeson-' dere auch für Anwendungen auf Fahrzeugen, z. Bl' .'
im Eisenbahnbetrieb oder mobilen Förderanlagen" werden immer leichtere Hochleistungsschützkonstruktionen
und ebensolche Tragkonstraktionen gefordert. In solchen -Fällen werden Rahmen- und
Stau-, gengeriisttragkonstruktionen angewendet, die zwar den zusätzlichen Vorteil
der übersichtlichkeit und' guten Wartungsmöglichkeit für die Schütze bieten" dafür
aber nicht mechanisch starr sind. Sie schwingen, in erheblichem Maß, und diese Schwingungen.
und Vibrationen auf Grund,von Schlag- bzw. Torsionswirkungen bringen erhebliche
Lebensdauerverkürzungen mit sich..
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Es ist sicherlich möglich, Torsionsmomente dadurch #,ollständig zu
verin'eiden, daß der beim Einschalten entstehende Schlag durch Konstruktionsteile
wie, Anker, Magnetkern und Magnetkembefestigung in direkter Linie . unter
Vermeiden jeglicher Drehmomente unmittelbar auf eine auf einer Grundfläche befestigte
MoPtagefläche übertragen wird. Es steht jedoch, *wie allgemein bekannt und schon
erwähnt, den Schützen nur in den seltensten Fällen eine annähernd starre Grundfläche
zur Verfügung. In der Regel spielt dabei die Schwingungsmöglichkeit der 'Grundfläche
bei Schützen üblicher Nenngröße keine Rolle. Bei dem Gegenstand der Erfindung handelt
es sich jedoch um Schütze überdurchschnittlich großer Abschaltleistung
- und insbesondere hoher, Nennströme, -In diesem Fall ist. es daher besser,.
wie auch, an sich bereits bekannt, die -Schlagrichtung nicht senkrecht auf die Grundfläche,
sondern parallel, zu ihr zu führen und durch geeignete Bauteile dann umzulenken.
, Dann aber ist es notwendig, die entsprechenden Drehmomente so klein wie
möglich zu, halten, was bei der bekannten Anordnung nicht geschehen ist.
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Hier setzt die Erfindung ein. Sie hat die Aufgabe" die bisher-aufgezählten
Schäden und Nachteile ohne Mehraufwand an Schützeinzelteilen oder --unwirtschaftliche
Verstärkungen der Tragkonstruktion in,
bisher nicht gekanntem Maße
auszuschalten und soll ein Schütz erstellen#.#.#das. bei---robustem--einfachem Aufbau
einen klaglosen, vibrationsfreien und kontaktprellarmen Betrieb auch an zur Schwingung
neigenden Grundflächen gestattet.
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Das wird erfindungsgemäß -dadurch erreicht, -daß die die Polflächen
des Magnetkernes durchsetzende Symmetrieachse, senkrecht zur Montageffäche steht,
der Magnetkern selbst - -möglichst dicht an dieser montiert und das Lager. des Klappankers
nahe dem entferntest von derMonia'geflächeliegendenSchenkel. des Magnetkernes angebracht
ist.
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Durch eine solche Anordnung Regt vorteilhaft die Anschlagfläche des
Magnetkernes in - ung##öh#1-licher Weise in unmittelbarer Nähe der
den Magneten tragenden Montagefläche und ist ihr zugewandt. Das. beim
-Anschlag übertragene Torsionsmoment wird infolge eines sehr kurzen Hebelarmes
sehr niedrig gehalten und kann von Trag- und Schützkonstraktionen gut aufgenommen
werden, ohne daß schädliche Schwingungen entstehen.
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Der Magnetkern ist in Ausgestaltung dazu vorteilhaft hängend an einem
seitenverripptenMagnetträger befestigt, der mittels eines einzigen Gewindebolzens
samt Schraubenmutter an einem Ansatz der Montagefläche kraft- und formschlüssig
gehalten ist.
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Weiterhin ist der Klappanker besonders zweckmäßig in einer auslaufenden
Umfassung des entferntest von der Montagefläche liegenden Schenkels durch den Magnetträger
lagernd gehaltert, und die Bewegungsübertragung des Magnetsystems erfolgt auf eine
gesonderte Welle des Hauptkontaktsystems fnittels eines Kniegelenkhebelgetriebes.
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Ein solcher Aufbau, ist besonders einfach und schwingungsarm. Der
Magnetkernträger, durch seine schwingungssteife Verrippung praktisch starr, wird
nach dem Lösen der einzigen Schraubenmutter durch den Gewindebolzen und die Anlageflächen
zunächst noch formschlüssig in seiner Lage gehalten. Er kann dadurch nicht unbeabsichtigt
herunterklappen. Der Formschluß ist durch einfaches Abheben des Magnetträgers zu
lösen. Danach sind sämtliche Elemente des Schützes leicht zugänglich und können
bedarfsweise trotz der unüblichen geschlossenen Bauweise bequem ausgewechselt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zur zusätzlichen Erzielung
einer besonders starren und schwingungsimmunen Bauweise die- festen Kontaktstücke
des Kontaktsystems auf einer Tragleiste befestigt, die direkt mit der Montagefläche
verbunden ist.
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Zweckmäßig ist es, die Welle für das Kontakt-.system als schneidengelagerte
Vierkantwelle auszubilden, während sämtliche übrigen Lager normale Zapfenlager sind.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen der Beschreibung
und Zeichnung.
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An Hand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele eines nach
den Ansprüchen aufgebauten Schützes erläutert.
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F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Schützes mit neben
bzw. zwischen den Starkstromkontakten liegenden Magneten, F i g. 2 den schematischen
Aufbau eines Schützes mit hinter den Starkstromkontakten angeordneten Magneten und
F i g. 3 die praktische Ausführung eines Schützes nach F i g. 1. - - ,
-#Nach
Fig. -1 ist an der Montagefläche-l- -der Magnetträgei 2 'befestigt, der deil
fest-stehenden Magnetkern. 3 trägt, dessen beide Außenschenkel 4 und
5 länger sind als der Mittelschenkel 6, so daß der feststehende Magnetkern
eine E-förmige Form hat. Der Klappanker 7 ist auf der Welle 8 befestigt
üäd steht ferner über das Getriebeglied 9 mit dem gupplungsglied
10 in Verbindung, das seinerseits auf der Vierkantwelle 11 befestigt
ist. Die Vierkantwelle 11 trägt ferner die schwenkbaren Kontaktarme 12 für
die beweglichen Kontaktstücke 13 des Schützes, die mit den festen Kontaktstücken
14 zusammen
arbeiten. In der praktischen Ausführung sind sowohl die beiden
Lager für die Vierkantwelle 11 als auch die festen Starkstromkontakte 14
und eventuelle Hilfskontakte mit der Tragleiste 15 fest verschraubt.
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Wird der Klappanker 7 nach Erregung des feststehenden Magnetkerns
3 angezogen, so überträgt das Getriebeglied 9 die Drehung des Klappankers
7
auf das Kupplungsglied 10 und damit die Vierkantwelle 11,
so daß die beweglichen Kontaktstücke 13
gegen die feststehenden Kontaktstücke
14 gepreßt werden. Man erkennt aus der F i g. 1, daß für die Biegebelastung
der Magnetbefestigung im wesentlichen der Abstand r zwischen Montagefläche
1 und Achse des Schenkels 4 des erfIndungsgemäßen Schützes wirksam ist. Dieser
Abstand kann ohne weiteres sehr klein gehalten werden.
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In F i g. 2 wurde ein grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip
der Kraftübertragung aufgebautes elektromagnetisches Schütz dargestellt, das von
demjenigen nach Fig. 1 lediglich in der Lage des Magneten zu dem Starkstromkontakt
13 - 14 abweicht. War nach F i g. 1 der feststehende Magnetkern
3
neben dem Starkstromkontakt 13 - 14 angeordnet, so ist er nach F
i g. 2 hinter demselben angeordnet, woraus sich zwar eine etwas größere Bautiefe
des Schützes, aber dafür auch eine auf die Magnetbreite verringerte Breite des Schützes
ergibt. Speziell diese Anordnung erlaubt die Wahl eines besonders kleinen Abstandes
r. Das ist möglich durch die getrennte Anordnung der Welle des Ankers von der Welle
für die beweglichen Kontaktarme, wodurch der Aufbau des gesamten Schützes in einfacher
Weise den jeweiligen Raumverhältnissen angepaßt werden kann.
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In dem praktischen Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist an
dem Ansatz 16 der Montagefläche 1 der Magnetträger 2 mittels des Gewindebolzens
17 und der Mutter 18 befestigt. Der feststehende Magnetkein
3 besitzt auch- nach diesem Ausführungsbeispiel zwei längere Außenschenkel
4 und 5 und einen verkürzten Mittelschenkel 6., der von der Magnetspule
-25 umschlossen wird. Der Spulenträger 19 schließlich ist mittels
des Spulenhalters 20 an dem Magnetträger 2
befestigt. In dem Magnetträger
2 ist weiterhin die Welle 21, auf der der Ankerhalter 22 befestigt ist, gelagert.
Der an dem Ankerhalter 22 befestigte Anker 23 ist zur Massenverringerung
ebenfalls T-förmig und hat nur einen Mittelschenkel 24, der bei angezogenem Anker
23 (dargestellten Lage) in die Magnetspule 25 ragt. über das Getriebeglied
9, das einerseits um das Gelenk 26, andererseits um das Gelenk
27 drehbar ist sowie über das auf der Vierkantwelle 11 befestigte Kupplungsglied
10 wird dic Bewegung des Ankers 23 auf die Vierkantwelle 11 und damit
die schwenkbaren Kontaktarme 12 (s# F i g. 1 und 2) Übertragen- Durch die
zweclmfäßigc Anordnung der Drehpunkte und günstige Aufteilung
der
Hebelanne ermöglicht* das Hebelgetriebe eine gewünschte Beeinflussung der Weg-Kraft-Kennlinie
der Kontaktstücke.
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Die andere Endlage des Ankers 23 ist gestrichelt gezeichnet.
In dieser Lage liegt der Ankerhalter 22 auf einem Anschlag 28 der Montagefläche
1. Dem Hub des Ankers 23, der einer Drehung um die Achse der Welle
21 um den Winkel ß entspricht, entspricht bei den gewählten Hebelübersetzungsverhältnissen
eine Drehung der Vierkantwelle 11 um
den kleineren Winkel oc. Wie aus der
F i g. 3 weiterhin ersichtlich, liegen der Mittelschenkel 6 des Magnetkernes
3 und (bei angezogenem Anker 23)
auch der Mittelschenkel 24 des Ankers
23 nicht zentrisch zur Magnetspule 25. Diese Anordnung erfolg4 um genügend
Platz für die sich beim Ankerhub auf einer Kreisbahn bewegende linke Seitenfläche
des Mittelschenkels 24 zu schaffen.
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Die Abmessungen wurden so gewählt, daß der mit der größten kinetischen
Energie auftreffende Teil des Ankers 23 in großer Nähe der Montagefläche
1 auf den Außenschenkel 4 des Magnetkernes 3 auftrifft, wodurch das
auf den Magnetträger 2 bzw. den Ansatz 16 der Montagefläche 1 wirkende
Biegemoment sehr klein und das gesamte Schütz weitgehend schwingungsfrei wird.
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Auf der Vierkantwelle 11 sind in an sich bekannter Weise die
in die Fig. 3 nicht eingezeichneten schwenkbaren Kontaktarme 12 (s. F i
g. 1 und 2) angeordnet. Die Anordnung der Kontaktarme 12 erfolgt in Abhängigkeit
von der Anzahl derselben so, daß diese bei Verwendung nur eines Magneten zu gleichen
Teilen beiderseits desselben angeordnet sind. Sind zwei Kontaktarme 12 vorhanden,
so wird auf jeder Seite des Magneten ein Kontaktarm 12 angeordnet, sind drei Kontaktarme
12 vorhanden, so befinden sich zwei auf der einen und der dritte auf der anderen
Seite des Magneten, und entsprechend werden bei vier Kontaktarmen 12 auf jeder Seite
des Magneten zwei dieser Kontaktarme 12 angeordnet.
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Soll die Magnetspule 25 oder irgendein Element des Magneten ausgewechselt
werden, so ist es lediglich erforderlich, die Mutter 18 zu lösen und den
Gewindebolzen 17 zu entfernen. Danach läßt sich der Magnetträger 2 mitsamt
dem Magnetkern 3 und der Magnetspule 25 um die Welle 21 schwenken
und so aufklappen, daß sämtliche Magnetteile bequem zugänglich sind und bedarfsweise
ausgewechselt werden können. Diese Befestigungsart besitzt außerdem den Vorzug,
daß nach dem Lösen der Mutter 18 der Magnetträger 2 mitsamt den mit
Im verbundenen Teilen zunächst noch formschlüssig in seiner bisherigen Lage
verbleibt und ein versehentliches Herunterklappen desselben nicht möglich ist. Die
Führung des Magnetträgers 2 ist dabei so genau, daß dieser nach Beendigung eventueller
Reparaturarbeiten ohne zusätzliche Justierungsmaßnahmen wieder in die richtige Betriebslage
zurückgeklappt und durch Anziehen der Mutter 18 in seiner Lage gesichert
werden kann.
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Patentschutz wird nur begehrt für die Vereinigung der Merkmale eines
jeden Anspruches.