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Vorrichtung zum sprunghaften Einschalten eines elektrischen Schalters
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum sprunghaften Einschalten eines
elektrischen Schalters mit einem aus Tellerfedern bestehenden Energiespeicher, der
von einer Antriebswelle o.dgl. gespannt wird und nach seiner Entklinkung auf die
Schaltwelle oder dgl. einwirkt, wobei die von den Tellerfedern gebildete Federsäule
an einem in einem Festpunkt drehbar gelagerten Hebel angreift.
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Zum sprunghaften Einschalten von elektrischen Schaltern ist es allgemein
bekannt, durch eine Antriebswelle oder dgl., die von Hand mittels einer Kurbel oder
auch von einem Elektromotor angetrieben sein kann, einen Energiespeicher zu spannen,
der gegen Ende der Antriebsbewegung entklinkt wird, so dass er auf die Schaltwelle
einwirken kann. Die Verklinkung kann aber auch zu einem späteren Zeitpunkt von Hand
oder magnetisch aufgehoben werden.
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Eine bekannte Einschaltvorrichtung dieser Art verwendet als Energiespeicher
Tellerfedern, die auf einem Bolzen zu einer Federsäule aufgereiht sind. Diese Federsäule
ist einerseits in einem Festpunkt gelagert, während sie andererseits mit einem Hebel
zusammenwirkt. Dieser mit einem Ende in einem Festpunkt drehbar gelagerte Hebel,,.
liegt mit seinem anderen Ende mittels einer Rolle an einer Kurvenscheibe an, die
auf einer Welle befestigt ist. Lit dieser Welle ist ein Kurventeil verbunden, das
mit einem Hebelarm einer weiteren Welle zusammenwirkt, die schließlich die eigentliche
Schaltwelle antreibt.. Das Spannen der Federsäule erfolgt durch die Drehung der
die Kurvenscheibe tragenden Antriebswelle. Nach dem Spannen der Federn wird, durch
die Form der Kurvenscheibe diese durch das plötzliche Freiwerden der Federkraft
schnell um einen bestimmten Winkel gedreht, wobei das auf der Antriebswelle sitzende
Kurventeil über. den Hebels;rm der zweiten Welle die Einschaltung bewirkt.
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Dieser Antrieb besteht aus einer Vielzahl schwer herstellbarer Einzelteile,
die aujerdem eine genaue LIontage erfordern. denn
auch diese Vorrichtung
die Bedingung eines Schaltschlosses erfüllt, also eine Auslösung des Schalters durch
z.B. magnetische oder thermische Auslöser bei an sich eingeschaltetem Antrieb zuläßt,
so ergeben die hierfür erforderlichen Zusatzeinricntungen erst recht einen Aufwand,
der über die Vorstellungen hinsichtlich Raui,ibedarf und Einfachheit hinausgeht.
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Die vorliegende Erfindung macht sich eoenfalls die Vorteile von Tellerfedern
zu nutze. Sie stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zum sprunghaften Einschalten.von
elektrischen Schaltern zu schaffen, die wenig Platz beansprucht, äußerst einfach
in ihrem Aufbau ist und vor allem in zweckmäsGiger Weise die Bedingung eines Schaltschlosses
für die Freiauslösung eines Schalters erfüllt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung
eignet sich besonders für Leistungsschalter, die als Schutzschalter für Generatoren,
Motoren und Transformatoren verwendet werden und bei denen eine Schnelleinschaltung
gefordert wird.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass der drehbar gelagerte
Hebel als Abstützhebel für die von der gegenüberliegenden Seite aus durch eine Exzenterscheibe
spannbare Federsäule dient und mit einer im wesentlichen parallel zur Federsäule
verlaufenden Zugstange verbunden ist, die mit einem verklinkbaren Teil zusammenwirkt,
zwischen dem und einem Hebel der Schaltwelle Teile der Freiauslösung des Schalters
angreifen. Zweckmäseig besteht das verklinkbare Teil aus einer Kurvenscheibe, die
ihre Bewegung auf ein Gestänge überträgt, das über eine Lasche die Schaltwelle dreht
und das mit einer Klinke an einer Auslösewelle anliegt.
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Die Kurvenscheibe liegt mit einer Nase an einem Anschlag eines Klinkenhebels
an, der kurzzeitig aus seiner Sperrstellung herausbewegt wird. An der Antriebswelle
ist außer der Exzenterscheibe eine weitere Steuerscheibe angebracht, an der sich
ein über eine Stange auf den Klinkenhebel einwirkender Hebel abstützt.
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Dieser auf den Klinkenhebel einwirkende Hebel steht unter der Wirkung
einer Feder, die ihn bei Erreichung der Einschaltstellung der Antriebewelle anhebt,
wobei eine Nockenscheibe, die mit der Kurvenscheibe verbunden ist, den Hebel während
der Bewegung der Schaltwelle wieder in seine Ausgangsstellung zurückbringt. Bei
Verwendung
einer magnetischen Entklinkung können einige Teile! der eben beschriebenen Einrichtung
entfallen. Dann wirkt der Idagnetanker unmittelbar auf den Klinkenhebel.
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Die Ausschaltung von Hand erfolgt in der Weise, dass an der Antriebswelle
ein Vorsprung angebracht ist, der beim Ausschalten über eine Stange auf einen Hebel
einwirkt, der die Kurvenscheibe im Ausschaltsinne so bewegt, dass die anstehende
Kontaktkraft wirksam wird.
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Die mit dem an der Kurvenscheibe anliegenden und auf die Schaltwelle
einwirkenden Gestänge verbundene Auslöseklinke ist an einem Punkt drehbar gelagert
und liegt an einer Halbwelle an, auf die ein Hebelarm der Auslösewelle des Schalters
einwirkt. Leistungsschalter können mit Unterspannungsauslösern ausgerüstet sein,
die das Auslösen des Schalters bewirken oder aas Einschalten verhindern sollen,
wenn die Spannung unterhalb der Betriebsspannung liest. Der erfindungsgemässe Aufbau
der Vorrichtung macht es in einfacher Weise möglich, eine Einschaltsperre für den
Fall vorzusehen, wenn die Betriebsspannung nicht den Mindestwert erreicht hat. Diese
Einschaltsperre kommt natürlich auch dann zur Wirkung, wenn ein anderer Auslösebefehl
ansteht Nach ei ne:L weiteren Merkmal der Erfindung ist daher mit der Halbwelle
ein Gestänge verbunden, das einen Hebel unter einem Vorsprung des den Klinkenhebel
steuernden Hebels bewegt. Auf diese Weise wird die Kurvenscheibe nicht entklinkt,
so dass der Energiespeicher nicht zur ';Iirkung kommt und die Einschaltung unterbleibt,
wenn also die Auslösewelle in der ausgelösten Stellung steht.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, die auf ein Ausführungsbeispiel bezug nimmt.
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Zn der Zeichnung zeigen Fig. 1 in schematischer Daratellung
eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Einschaltvorrichtung in ausgeschaltetem
Zustand,
Fig. 2 eine Seitenansicht bei gespanntem Federkraftspeicher,
Fig. 3 eine Seitenansicht bei eingeschaltetem Schalter und Fig. 4 eine Seitenansicht
bei ausgelöstem Schalter.
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Fig: 5 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung von der Antriebsseite, Fig.
6 und 7 zeigen ebenfalls zwei Seitenansichten der Vorrichtung mit weiteren Einzelteilen.
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Fig. 8 zeigt einen Teil der Vorrichtung mit der Einschaltsperre. Mit
1 ist die Antriebswelle bezeichnet, die wie alle anderen Teile der Vorrichtung zwischen
zwei Plattinen 2, 3 (Fig. 5) angeordnet ist. Die Antriebswelle 1 hat Vierkantprofil,
auf das ein Antriebshebel aufgesteckt werden kann. Eine mit der Antriebswelle 1
verbundene Exzenterscheibe 4 wirkt mit einem Stößel 5 zusammen, der auf den aus
Tellerfedern bestehenden Federkraftspeicher 6 einwirkt. Die zu einer Federsäule
aufgereihten Tellerfedern sind auf einem Bolzen 7 aufgefädelt, der die Verlängerung
des Stößels 5 bildet und der durch ein Lagerteil 8 hindurchtritt und oberhalb dieses
Teiles 8 mit einem Querbolzen 9 versehen ist. Das Lagerteil 8 ist mit einem Hebel
1o verbunden, der im Punkt 11 gelagert ist.
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Am Hebel 1o ist eine Stange 12 angelenkt, die bei 4o mit einer im
Festpunkt 13 drehbar gelagerten Kurvenscheibe 14 verbunden ist. Die Kurvenscheibe
14 besitzt eine Nase 15, die sich an einen Anschlag 16 eines im Punkt 17 gelagerten
Klinkenhebels 18 anlegt. An der Kurvenscheibe 14 liegt eine Rolle 19 an, die an
einem Hebel 2o angebracht ist, der über eine Kurvenstange 21 mit dem
Hebel
22 der Schaltwelle 23 verbunden ist. Mit dem anderen Ende steht der Hebel 2o über
einem Bolzen 28 mit einer Auslöseklinke 24 in Verbindung, die im Punkt 25 gelagert
ist und sich an einer Halbwelle 26 abstützt. Auf die Halbwelle 26 wirkt die nicht
dargestellte Auslösewelle des Schalters ein, die die Halbwelle 26 derart
dreht, dass die Auslöseklinke 24 freigegeben wird.
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In Fig. 1 ist die Aus-Stellung des Schaltern gezeichnet.
Der
Federkraftspeicher 6 ist dabei entspannt. Die Kontaktdruck-
bzw.
Ausschaltfedern der Schaltstücke wirken in Richtung des Pfeiles
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auf den Hebel 22 der Schaltwelle 23 ein. Beim Einschalten des Schalters wird die
Antriebswelle 1 gedreht. Die Exzenterscheibe 4 bewegt den Stößel 5 nach oben, so
dass die Tellerfedern 6, die sich am Lagerteil 8 abstützen, gespannt werden. Der
Bolzen 7 bewegt sich dabei nach oben und tritt aus dem Lagerteil 8 etwas heraus.
Diese Stellung ist in Figur 2 gezeigt. Die Stange 12 wird dabei auf Zug beansprucht,
denn die Kurvenscheibe 14 ist in ihrer 3ewegung durch die Verklinkungsstelle 15,
16 gesperrt. Der Kraft-Speicher ist also gespannt. Bei Weiterdrehung der Antriebswelle
1 erfolgt dann die .Gnt.:linkung der Kurvenscheibe 14, urid zwar in folgender reise.
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In Figur 5 ist eine mit der Antriebswelle 1 verbundene Steuerscheibe
29 ersichtlich. An. ihrer Kurvenbahn liegt unter der Airkun@der Feder 3o ein Hebelarm
31 an. Dieser Hebelarm ist im ilunkt 56 (Fig. 7) gelagert, wobei an ihm eine nach
unten führende Stange 32 angelenkt ist. Diese Stange 32 steht mit dem Klinkenhebel
18 in Wirkverbindung. Die Kurvenbahn der Steuerscheibe 29 endet bei 33 (Fig. 5).
Ist nun die Antriebswelle 1 und damit die Steuerscheibe 29 um einen bestimmten Winkel
im Einschaltseinne gecireht, so epgibt die Steuerscheibe 29 bei Vorbeigleiten ihres
Kurvenbahnendes 33 am Hebel 31 letzteren frei, der nun unter der Wirkung der Feder
3o nach oben bewegt wird. Dabei bewegt sich die Stange 32 nach unten und drückt
auf den Klinkenhebel 18, dessen Anschlag 16 die Nase 15 der Kurvenscheibe 14 freigibt.
Der Energiespeicher 6 vollzieht nun die Einschaltbewegung, wobei die Teile der Einrichtung
in die in Figur 3 gezeigte Stellung gebracht werden. Die Kurvenscheibe 14 drückt
über die Rolle 19 den Hebel 21 nach oben, wodurch der Hebel 22 an der Schalterwelle
23 im Uhrzeigersinne bewegt wird. Die Einschaltung erfolgt Sprunghaft. Die
Kontaktfedern wirken in Richtung des Pfeiles 34 auf den Hebel 22. ein.
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Bei der Auslösung des Schalters durch eine der vorgesehenen Auslösearten
wird in bekannter Weise die Auslösewelle des Schalters gedreht. Die Drehung dieser
Auslösewelle verursacht auch eine Drehung der Halbwelle 26, und zwar im Uhrzeigersinne.
Die an der Halbwelle 26 anliegende Klinke 24 wird freigegeben. Dadurch, dass das
Gestänge 2o sich nach links bewegen kann, gleitet die Rolle 19 entlang der Kurvenscheibe
14 und gibt somit eine Drehbewegung
der Schaltwelle 23 frei. Die
Ausschaltfedern bringen den Schalter in die "Ausgelöst-Stellung" Fig. 4). Um den
Ausschaltvorgang von Hand zu erläutern, ist es notwendig, noch auf folgende in Figur
6 eingezeichnete Teile hinzuweisen.
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An der-
der Antriebswelle 1 ist ein hervortretender Stift 35 angebracht. Dieser Stift 35
kann auf eine längs verschiebbare Stange 36 einwirken, die an einem im Drehpunkt
37 gelagerten Hebel 38 angelenkt ist. Am Hebel 38 greift eine Feder 39 an.
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Der Hebel 38 legt sich dabei gegen die Lagerachse 13@der Kurvenscheibe
14 bzw. gegen den Verbindungsbolzen 4o von Stange 12 und Kurvenscheibe 14, wenn
die Einrichtung sich in der in Figur 3 gezeigten Stellung befindet. Der Hebel 38
versucht also die Kurvenscheibe 14 in der in Figur 3 gezeigten Stellung im
| Gegenuhrzeigersinne zu bewegen. Diese Bewegung kommt dadurch |
| zustande, dass beim Ausschalten der Stift 35 an derte@-1$e |
5--auf die Stange 36 trifft. Durch die an der Antriebskurbel aufgewendete Kraft
wird also dann der Hebel 38 bewegt, der die Kurvenscheibe 14 mitnimmt. Sobald die
Kurvenscheibe soweit bewegt ist, dass ihr Scheitelpunkt an der Rolle 19 vorbeibewegt
ist, wird die Kraft der Ausschaltfedern wirksam, die nun die Schaltwelle 23 in die
Aus-Stellung bringen kann. Gleichzeitig wird die Kurvenscheibe 14 bis in ihre Endstellung
zurückbewegt, in der eie sich
wieder mit dem Hebel 18 verklinkt. Neben den
verschiedenen Auslösern sind derartige Leistungsschalter auch mit einem Unterspannungsauslöser
versehen, der dann wirksam wird, wenn die Spannung unter einem bestimmten Wert liegt.
Der Schalter wird dann zur Auslösung gebracht. Ist die notwendige Spannung nicht
vorhanden, so darf auch ein Einschalten des Schalters nicht erfolgen. Bei einer
schleichenden Einschaltung kommt bei der Einschaltbewegung der Unterspannungesuslöser
rechtzeitig zur Wirkung, so dass eine Kontaktschließung trotz der Einschaltbewegung
der Antriebswelle nicht erfolgt. Bei einer Schnelleinschaltung wird jedoch eine
kurze Kontaktschließung infolge der gespeicherten Federenergie erfolgen, obwohl
der Unterspannungsauslöser bei zu niedriger Spannung die Z'atklinkung rechtzeitig
bewirkt. Es muß daher eine Vorkehrung getroffen werden, die eine Einschaltung der
Vorrichtung bei angesprochenem Unterspannungsauslöser überhaupt verhindert.
Diese
besteht aus folgenden Teilen. An der Halbwelle 26 ist ein Hebelarm 41 vorgesehen,
mit dem eine Stange 42 verbunden ist (Fig. 8) Diese Stange 42 ist mit ihrem anderen
Ende mit einem Hebel 43 verbunden, der bei 44 gelagert ist. Der Hebel 43 wirkt mit
der Stange 32 zusammen, die zu diesem Zweck eine Abbiegung 45 besitzt (Fig. 7).
Bei angesprochenem Unterspannungsauslöser wird in Figur 8 die Stange 42 nach rechts
bewegt. Der Hebel 43 dreht sich in Figur 7 dabei im Gegenuhrzeigersinne und gelangt
unter die Abbiegung 45 des Hebels 32. Die Folge davon ist, dass beim Einschalten
zwar der Energiespeicher 6 gespannt werden kann, eine Entklinkung der Kurvenscheibe
14 jedoch nicht möglich ist, da die Stange 32 sich nicht nach unten bewegen und
damit nicht auf den Klinkenhebel 18 einwirken kann. Der Hebel 43 wird durch eine
Feder 46 in der Ausgangsstellung gehalten. Am Hebel 43 greift
| eine Ju@:tierschraube 47 an, durch welche über die Stange 42
die |
| Stellung, Halbwelle 26 verändert werden kann. Durch diese |
| Justierchraube kann die Eniklinkung der Auslöseklinke 24 ent- |
| sprechend c Inges tellt werden. |
Wie weiter oben beschrieben, erfolgt die Freigabe des Energiespeichers beim Einschalten
dadurch, dass der Hebel 31 durch die Feder 3o am Ende der Kurvenbahn der Scheibe
29 nach oben bewegt wird. Die Stange 32 bewegt sich dabei nach unten und wirkt auf
den Klinkenhebel 18 ein. Damit nun der Hebel 31 durch die Feder
| 3o nick., i=l der oberen Zage festgehalten wird, ist am Lagerbolzen |
| 13 der arvnscheibe 14 aßt eine.Scheibe 48 (Fig. 7) befestigt, |
die nach -ntklinkung der Kurvenscheibe 14 auf einen Hebelarm 49 des Hebels 31 einwirkt
und so den Hebel 31 in die Zage zurückbringt, die seiner Anlagestellung an der Kurvenscheibe
29 entspricht.
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An der Antriebswelle 1 ist ferner eine Rastscheibe 5o vorgesehen,
Ein unter der Nirkung der Feder 51 stehender Hebel 52 greift mit einer Rolle in
entsprechende Rastvertiefungen der Scheibe 5o und legt so die Ein- und Ausschaltstellung
des Einschalthebels bzw. der Antriebswelle 1 fest. Eine Anzeigevorrichtung 53 dient
zur Anzeigung der Ein- und Ausschaltstellung. Der. die Symbole tragende Schwenkhebel
54 ist mit dem Gestänge 55 verbunden, das an einem Hebel der Schaltwelle 23 angelenkt
ist.