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Elektrischer Schalter mit in Schaltrichtung wirkendem Kontaktdruck,
insbesondere Vakuumschalter Es sind elektrische Schalter mit in Schaltrichtung wirkendem
Kontaktdruck, insbesondere Vakuumschalter, bekannt, deren bewegliches Schaltstück
zusammen mit einer Ausschaltfeder, die durch eine, z. B. druckluftbetätigte, Vorrichtung
spannbar ist, im eingeschalteten Zustand über eine Klinke auf eine große, in Schaltrichtung
beweglich angeordnete Masse abgestützt ist, welche die Ausschaltfeder auch beim
Ausschaltvorgang abstützt und dabei infolge ihrer Massenträgheit nur eine gegenüber
dem Schaltweg vernachlässigbar kleine Bewegung ausführt.
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Zu diesem Zweck ist bei der bekannten Einrichtung die den Kontaktdruck
erzeugende Feder zwischen eine den beweglichen Kontakt betätigende Schaltstange
und einem Hebelarm eines an diese Schaltstange drehbar angebrachten Doppelhebels
eingespannt. Dieser Hebelarm stützt sich gegen einen Körper großer Masse ab, der
zum Ausgleich des Kontaktabbrandes federnd abgestützt ist. Der andere Hebelarm des
Doppelhebels liegt an einer im Raum fest angeordneten Auslöseklinke an. Mit dieser
Einrichtung kann der an den Kontakten auftretende Abbrand ausgeglichen werden, jedoch
wird ein vom Kontaktabbrand unabhängiger Kontaktdruck nicht erreicht, weil dieser
von zwei Federcharakteristiken abhängig ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem elektrischen Schalter der
beschriebenen Art den Kontaktdruck vom Abbrand unabhängig zu halten. Gelöst wird
diese Aufgabe dadurch, daß die Masse senkrecht frei gelagert ist, daß sie zur Aufnahme
der Klinke dient und im eingeschalteten Zustand mit ihrem Gewicht auf dem beweglichen
Schaltstück ruht. Dadurch wird erreicht, daß bei auftretendem Abbrand an den Schaltstücken
die den Kontaktdruck erzeugende Masse einschließlich der Klinke in Einschaltrichtung
nachfolgen kann. Das hat zur Folge, daß sich der auf die Schaltstücke wirkende Kontaktdruck
auch bei größerem Abbrand nicht verändert.
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Die zur Spannung der Ausschaltfeder benötigte Vorrichtung kann zweckmäßig
einen Teil der großen, senkrecht frei gelagerten Masse bilden.
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Zweckmäßigerweise werden als Klinke in einer Aussparung der Masse
angeordnete Kugeln oder Rollen vorgesehen. Die Verwendung einer solchen, an sich
bekannten Rollenklinke läßt kurze Ausschaltzeiten zu.
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Die Erfindung sei an Hand des in der Figur als Ausführungsbeispiel
dargestellten Vakuumschalters näher erläutert.
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Der Schalter besteht aus dem beweglichen Schaltstück 4 und dem feststehenden
Schaltstück 3, die beide innerhalb des evakuierten Gehäuses 1 angeordnet sind. Zur
Evakuierung des Gehäuses 1 wird eine nicht dargestellte Pumpeinrichtung an den Stutzen
2 angeschlossen; anschließend wird der Stutzen 2 gasdicht verschlossen. Die Schaltstücke
des Schalters bestehen mit Vorteil aus Werkstoffen mit geringer Gasabgabe, wie Molybdän
oder Titan, um einer Verschlechterung des Vakuums während des Betriebes weitgehend
entgegenzuwirken: Das bewegliche Schaltstück 4 ist an der Führungsstange 5 befestigt,
die mit Hilfe des als vakuumdichte Durchführung dienenden Faltenbalges 6 durch die
Bodenabschlußplatte 7 eines Gehäuses 8 geführt ist. Im Innern des Gehäuses 8 befinden
sich ein Körper 9 und ein mit diesem verbundener Körper 10, die in Schaltrichtung
beweglich sind. In einer Ausnehmung des Körpers 10, der zweckmäßig aus zwei miteinander
verschraubten Teilstücken besteht, sind die als Klinke wirkenden Rollen 11 untergebracht;
sie können zum Ausschalten durch den von Hand oder beispielsweise auch durch einen
Magnetauslöser od. dgl. angetriebenen Stößel 12 aus der dargestellten Lage herausgestoßen
werden: Soll der gemäß der Erfindung ausgebildete Schalter als Synchronschalter
verwendet werden, erfolgt die Auslösung der Klinke über den Stößel 12 in an sich
bekannter Weise eine vorbestimmte Zeit vor einem Stromnulldurchgang.
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In einer Ausnehmung des Körpers 9 ist als Ausschaltfeder die Tellerfeder
13 angeordnet, die sich einerseits auf dem Körper 9 abstützt und andererseits über
den Teller 14 der Führungsstange 5 auf das bewegliche Schaltstück 4 einwirkt. Zwischen
der Klinke 11 und dem Teller 14 der Führungsstange 5 ist der Stößel 15 angeordnet.
Dieser Stößel steht
unter dem Einfluß der Feder 16, die sich an
dem Körper 10 abstützt und den Stößel in Einschaltrichtung gegen den Teller 14 der
Führungsstange 5 drückt. Dadurch ist erreicht, daß die Rollen 11 beim Einschalten
ohne Behinderung durch den Stößel in die gezeichnete Lage einfallen.
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Die Körper 9 und 10 haben eine Masse, die relativ groß gegenüber den
Massen des beweglichen Schaltstückes 4, der Führungsstange 5 mit dem Teller 14 und
des Stößels 15 ist.
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Zum Spannen der Ausschaltfeder 13 dient die mit Druckluft betriebene
Spannvorrichtung 17. Diese Spannvorrichtung besteht aus dem mit dem Stutzen
18 für die Druckluftzuführung versehenen Gehäuse 19, das mit den Körpern
9 und 10 starr verbunden ist. Im Innern des Gehäuses 19 ist der Kolben
20
beweglich geführt. Zur Abdichtung _ des Kolbens gegenüber dem Gehäuse sind
die Dichtungen 21 und 22 vorgesehen. Zum Zurückführen des Kolbens 20 in seine
Ausgangsstellung nach dem Einschalten des Schalters dient die Rückholfeder 23, die
sich an dem Gehäuse 19 der Spannvorrichtung 17 abstützt.
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Der Kolben 20 der Spannvorrichtung 17 ist über das Gestänge 24 mit
dem Körper 25 verbunden, der konzentrisch zu dem die Tellerfeder 13 aufnehmenden
Körper 9 angeordnet ist. Im Innern des Körpers 25 befindet sich die Führungshülse
26, die zur Aufnahme der den Stößel 15 umgebenden ürdinger Ringfeder 27 dient. Die
Bewegung der Führungshülse 26 bzw. der Ringfeder 27 in Ausschaltrichtung ist durch
die als Anschlag wirkende, mit dem Körper 25 verschraubte Mutter 28 begrenzt.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt den Vakuumschalter im eingeschalteten
Zustand. Zum Ausschalten wird der Stößel 12 von Hand oder auch mittels eines nicht
dargestellten Magnetauslösers od. dgl. stoßartig nach rechts bewegt. Dadurch werden
die Rollen 11 aus der dargestellten Lage herausgestoßen. Damit verliert der
längsbewegliche Stößel 15 seine obere Abstützung und das bewegliche Schaltstück
4 seine Widerlager. Das bewegliche Schaltstück wird von der beim Spannen zusammengedrückten
Ausschaltfeder 13 nach oben gestoßen, und dadurch wird der Schalter geöffnet.
Bei der Bewegung in Ausschaltrichtung schlägt nach Erreichen des erforderlichen
Kontaktabstandes das bewegliche Schaltstück 4 über den Teller 14 der Führungsstange
5 gegen die Führungshülse 26. Der größte Teil der Bewegungsenergie des Schaltstückes
4
wird jetzt infolge der hohen Reibung der konisch ausgebildeten, aufeinanderschleifenden
Ringflächen der im Innern der Führungshülse angeordneten ürdinger Ringfeder 27 vernichtet.
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Im Ausführungsbeispiel ist ferner eine zusätzliche Bremsvorrichtung
vorgesehen. Diese besteht aus den beiden an ihren keilförmig ausgebildeten Enden
flächenhaft aufeinanderscbleifenden Bolzen 29 und 30, die mittels der starken Tellerfeder
31 gegeneinandergepreßt werden. Der Bolzen 29 ist in dem Körper 25 gelagert, während
der Bolzen 30 in einer Ausnehmung des Körpers 9 angeordnet ist. Beim Einschalten,
d. h. beim Herunterdrücken des Körpers 25 in Einschaltrichtung, hebt sich der Bolzen
29 von selbst mit seiner Auflagefläche vom Bolzen 30 ab, sobald sich der Bund 32
in seiner unter dem Einfluß der Tellerfeder 31 ausgeführten Bewegung an den Körper
9 anlegt.
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Die aus den beiden Körpern 9 und 10 bestehende, in Schaltrichtung
bewegliche Masse fällt nach dem Auslösen der Klinke infolge ihres Eigengewichtes
auf die Bodenabschlußplatte 7. Der Abstand zwischen dem Körper 9 und der Bodenabschlußplatte
7 gibt im eingeschalteten Zustand das Maß für den noch zur Verfügung stehenden Abbrand
an.
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Zum Einschalten des Vakuumschalters wird über den Anschlußstutzen
18 der Spannvorrichtung 17 Druckluft in das Gehäuse 19 eingelassen. Unter dem Einfluß
dieser Druckduft wird das Gehäuse 19 infolge des großen Gewichts der mit ihm verbundenen
beiden Körper 9 und 10 nur ein wenig in die Höhe gehoben, während
der Kolben 20 und damit über das _ Gestänge 24 der konzentrisch zum Körper 9 angeordnete
Körper 25 in Einschaltrichtung bewegt wird. Dabei drückt die ürdinger Ringfeder
27 über die Führungshülse 26 das bewegliche Schaltstück 4 entgegen dem Druck der
Ausschaltfeder 13 so weit nach unten, bis das bewegliche Schaltstück
4 gegen das feststehende Schaltstück 3 stößt. Der Stößel 15 folgt dabei dem
Teller 14 der Führungsstange 5 unter dem Einfluß der sich an dem Körper 10 abstützenden,
in Einschaltrichtung wirkenden Feder 16.
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Sobald das bewegliche Schaltstück 4 auf dem feststehenden Schaltstück
3 aufliegt, der Kolben 20 der Spannvorrichtung sich also über das Gestänge
24 auf dem feststehenden Schaltstück 3 abstützt, werden unter dem Einfluß der gleichzeitig
auf das Gehäuse 19 und den Kolben 20 der Spannvorrichtung 17 einwirkenden Druckluft
das Gehäuse 19 und damit der Körper 10 und der Körper 9 angehoben, bis die Rollen
11 wieder in die gezeichnete Lage entweder von selbst einfallen oder mittels einer
nicht dargestellten Feder hineingedrückt werden. Nach der Verklinkung wird die Druckluft
aus dem Gehäuse 19 der Spannvorrichtung 17 abgelassen, so daß der Kolben
20 durch die Rückholfeder 23, die sich an dem Gehäuse 1'9 abstützt, in die
in der Figur dargestellte Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Der Schalter befindet
sich nun wieder im eingeschalteten Zustand.
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Der zur Erreichung eines geringen übergangswiderstandes zwischen den
Schaltstücken 3 und 4 erforderliche Kontaktdruck wird durch das Gewicht
der beiden Körper 9 und 10, das Gewicht der mit diesen Körpern verbundenen Spannvorrichtung
17 sowie durch den auf das bewegliche Schaltstück 4
einwirkenden Luftdruck
erzeugt.
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Die Zuführung des Stromes zum beweglichen Schaltstück 4 des Schalters
erfolgt über das Anscblußstück 34. Der Strom fließt von dort über die gut leitend
ausgebildete Bodenabschlußplatte 7 zu dem mit 35 bezeichneten Schleifkontakt, der
das bewegliche Schaltstück 4 von außen umfaßt. Die Ableitung des Stromes erfolgt
von dem feststehenden Schaltstück 3 über den Anschlußbolzen 36.