DE1665109A1 - Elektromagnetisches Steuergeraet zur Fernbetaetigung von Schaltern und Kontaktgebern - Google Patents

Description

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Hamburg, den 24. i'ebruar

Elektromagnetisches Steuergerät zur i'ernlDetätigung

von Schaltern und Kontaktgebern M

nie Erfindung "betrifft ein elektromagnetisches Steuergerät für die Fernbetätigung von Schaltern und Kontaktgebern. Dieses Steuergerät besteht aus einer elektromagnetisch- . arbeitenden elektromechanischen Vorrichtung und ist bei verschiedenartigen Schaltern und Kontaktgebern verwendbar, insbesondere für die fernbetätigung von Schaltern der sog. "Cubicle"-Bauart. Obgleich das Gerät bei Schaltern und Kontaktgebern anwendbar ist, wird der Einfachheit halber ä in der folgenden Beschreibung nur auf Schalter Bezug genommen.

Bekanntlich benötigen Schalter unabhängig von ihrer Bemessung .im einzelnen unterschiedliche Kräfte zur Ausführung dar Sehließ- und Öffnungsvorgänge, wie auch der Wiederherstellung der Steuerkreise nach Zwischenbetätigung magnetothermischer Relais.

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Die Steuerung dieser Schalter virü boi dem augenblicklichen ütand der Technik durch u-erüte vorgenommen, die durch einen Elektromotor betätigt werden. Das hat axe liachteile beträchtlicher Langsamkeit, hoher Kosten und bemerkenswerter G-esamtdimension der Anlage.

Mn weiteres zur Zeit gebräuchliches Ger LIt zur fernsteuerung von Schaltern besteht aus einem einzigen bekannten Elektromagneten. Diese Lösung hat ihrerseits einen sehr wesentlichen ITachteil: da - wie oben gesagt - für die verschiedenen Arbeitsgänge des Schalters unterschiedliche Kräfte notwendig sind, muß der einzelne Elektromagnet des Steuergerätes für den die größte Kraft erfordernden Vorgang (nämlich das Schließen des Schalters gemäß dem Diagramm der !'igο 1, das schematisch die für die verschiedenen Vorgänge bei Handsteuerung erforderliche Beanspruchung in Abhängigkeit von der Stellung des Steuergriffes zeigt) dimensioniert sein, so daß der Elektromagnet für die anderen zwei Vorgänge überdimensioniert und infolgedessen die mechanische Lebensdauer des Schalters infolge der bei zwei der drei Vorgänge entwickelten zu hohen Kraft mehr oder weniger verkürzt ist. In dem Diagramm der Pig. 1 stellt die mit M bezeichnete Abszissenachse die Hublänge des Griffes und die mit Ρ bezeichnete Ordinatenachse die angewandte Belastung dar. Ein Maßstab ist nicht angegeben, weil dieses Diagramm nur das Wesen zeigen soils es genügt einfach zu wissen, daß die Hubhöhe des Griffes eine Länge und die angewandte Belastung eine Kraft ist. Die Kurve A bezieht sich auf den Üffnungs-, die Kurve R auf den Wiederherstellungs- und die Kurve C auf .den Sehließ-Vorgang.

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besondere Geräte, mit denen die von dem Elektromagneten erzeugten üeanspruchungen in der "Weise variiert werden können, daß diese so weit wie möglich zu dem von dem behälter für die Durchführung der drei verschiedenen Vorgänge benötigten Kraft in einem richtigen Verhältnis stehen, ist keine annehmbare Lösung, da die Kompliziertheit der erforderlichen ü-eräte, ihr hoher Preis und ihre beträchtliche Größe ihre Anwend ung be schränkt.

Die Verwendung von drei unterschiedlichen Elektromagnetanlagen,

von denen jede nur die Kraft liefert, die für den von ihr ™

auszuführenden besonderen Vorgang erforderlich und ausreichend ist, könnte das Problem der Fernbetätigung von Schaltern besser lesen, da hierbei die Verkürzung der mechanischen

Lebensdauer des gesteuerten Schalters als Folge zu hoher Betrietskräfte vermieden wirdo Diese Lösung ist jedoch ebenfalls aus liostengründen und der praktischen irauchuarkeit, die das Steuergerät gewährleisten muß, nicht annehmbar, da es im Gegenteil sehr kostspielig ist und einen großen

Platzbedarf hate ä

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines elektromagnetischen Steuergerätes zur Fernbetätigung von Schaltern, bei dem die von dem ^erät bei jedem Vorgang aufgenommene Arbeit erheblich verringert und insbesondere den verschiedenen Arbeitsbeträgen angepaßt ist, die für jeden einzelnen Vorgang des Schalters erforderlich ist. Das Gerät soll geringe Abmessungen haben, damit es sich an alle/i schalter;.rton leicht anbringen und abnehmen läßt.

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Die Anwendung soll insbesondere in Verbindung mit Schaltern der sog. "Cubicle"-Bauart von Vorteil sein. Das Gerät soll trotz sehr einfacher uauart ein hohes Leistungsvermögen im betrieb und die damit verbundenen praktischen und wirtschaftlichen Vorteile garantieren. Schließlich soll auch die uoglichkeit einer Letätigung des gesteuerten Schalters von Hand nicht ausgeschlossen sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein iferi't zur fe elektromagnetischen Fernsteuerung den „.etriebec von Schaltern oder xi-ontaktgebern in der Weise gelöst, daß zwei an einer ü'ragekonstruktion angebrachte iülektromagnete mit je zwei Ankern versehen sind, von denen wenigstens je ein Anker beweglich ist= Jeder bewegliche magnetarm ist über ein kinematisches Hebelsystem mit einem Gleitschieber verbunden, der durch die beweglichen Anker über das liebelsystem in [bewegung gesetzt wird und mit einem Steuergriff zum Schließen, offnen oder vViederherstellen der üetriebsphase des Schalters gekuppelt int. Die Erregung und untregunβ ™ der beiden JJleictromagnete und die gegenseitige Verbindung der beweglichen Anker durch die genannten Hebel erfolgt in der Weise, daß bei vollständig gescnloaaenen Ämtern des einen lilektromagneten beide .anker des anderen Elektromagneten vollständig offen sind, wobei das Steuergerät vorzugsweise mit Gleichstrom betrieben wird.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße uerät in den Einzelheiten beschrieben.

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Figo 1 zeigt schematisch ein Diagramm,'in dem die für die' verschiedenen Steuervorgänge eines von Hand ■betätigten Schalters erforderliche Beanspruchung in Abhängigkeit von der Lage des Steuergriffes dargestellt ist.

Pig. 2 zeigt schematisch einen Elektromagneten mit zwei beweglichen Ankern zur Yerwendung für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergerätes.

Pig. 3 zeigt schematisch einen Elektromagneten ähnlich wie in Pig? 2, wobei jedoch die beweglichen Anker eine besondere Form haben.

Fig. 4 zeigt den Verlauf der Anziehungskraft zwischen den Ankern des Elektromagneten bei dessen Erregung in Abhängigkeit von der Breite des Luftspaltes, wobei die Anker gemäß der Pig. 2 profiliert sind.

Pigc 5 zeigt die gleiche Darstellung wie in Pig. 4» wobei die Anker gemäß der Pig. 3 profiliert sind.

Pig. 6 zeigt schematisch das Steuergerät nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung von vorn.

Pig. 7 zeigt sohematisch das steuergerät von vorn mit statischen Stromgleichrichtern, die eine Versorgung der Anlage mit Wechselstrom gestatten.

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Js'ig. 8 zeigt schematisch ciao gleiche Steuergerät wie U¹Ig. 1 von der Seite.

Fig. 9 zeigt schematisch eine Einzelheit des erfindungsgemäßen (J-erätes für aie Betätigung des Schalters von Hand und die Angabe seiner üetriebsstellung.

Fig. 10 zeigt schematisch eine besondere Konstruktionsform des Gleitschiebers, mit dem auch die Entregung des Elektromagneten und die Wiederherstellung der metallischen Verbindung der Litromkreise der Elektromagneten gesteuert werden kann.

Nach den Fig. 2 und 3 besteht das elektromagnetische Steuergerät der Erfindung nur aus zwei Elektromagneten spezieller Bauart, die nach der besonderen Ausführungsform ggfs. gemeinsam ein Seitenteil 42 des zugehörigen magnetischen Kreises aufweisen können. Für das Beispiel der Fig. 6 und 7 wurde die Ausführungsform mit Seitenteil 42 gewählt.

Jeder "Elektromagnet besteht im wesentlichen aus einem C-förmigen magnetischen Joch 1 und zwei beweglichen Ankern 2 und 3, die in die Erregerspule 4 (Fig. 2 und 3) eintauchen.

Hach einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Anker jedes Ankerpaares 2, 3 ein fester Anker sein, und darüberhinaus kann dieser feste Anker einfach das Ende der offenen Jochseite sein, die der den beweglichen Anker tragenden Seite gegenüberliegt. Der Vorteil zweier beweglicher¹ Anker anstelle

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eines einzigen ergibt sich daraus, daß es infolge der voneinander unabhängigen Verschiebung der Anker möglich ist, die Zeiten in etwa zu halbieren, die zum Erreichen der für die Durchführung der verschiedenen Vorgänge gewünschten magnetischen Anziehungskräfte benötigt werden.

Beide Anker jedes jSlektromagneten können an den ütirnflachen, die zusammenpassen müssen, in der V/eise geformt sein, aau sie lediglich eine ebene iiontaktf lache haben (Fig. oder eine geeignete Form aufweisen, durch die der Verlauf des magnetischen Flusses so verändert wird, dab die von dem ülektromagneten entwickelten Anziehungskräfte möglichst

weitgehend den ±Cruiten entsprechen, die zur Durchführung der Öffnungs- una wiederherstellungs-Vorgänge des Schalters erforderlich sind. Die spezielle Gestalt können ggfs. auch üie .anker des i)lektromagneten aufweisen, der den Schließvorgong des Schalters steuert.

Kach Pij. 3 kennen die Unden der wechselseitig ineinander greifenden ^nker so ausgebildet seil:, daw ein Ende eines Ankerü erhaben aus_t:ebildet ist, wobei diese erhabene Form au der noiiliorm der gegenüberliegenden Seite des anderen Ankers komplementär ist. Diese erhabene Form und hohlform kann beispielsweise nach Pig. 3 kegelstumpfförmig sein.

Die DiHi/ramii,e eier Fi^. 'i und 5 beziehen sich auf die iDlektrouiagnete der Fig. ii bzw. -j. .^eirn vergleich beider Diagramme int zu erkennen, dab bei Verwendung geeignet ge formter .anker die Kurve der von dem riiektromagneten

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gelieferten Anziehungskräfte in Abhängigkeit τοη dem Luftspalt einen Verlauf nimmt, der sich dem Kurvenverlauf der von dem Schalter für die Üffnungs-, Wiederherstellung- und bchließ-Vorgänge benötigten und in i'ig. 1 angegebenen Kräfte annähert. In den Diagrammen der Ji¹Ig₀ 4 und 5 bezeichnet T der Abszissenachse den Luftspalt des üilektromagneten in umgekehrten Maßstab (d. h. der größte Luftspalt entspricht auf der Abszisse dem Wert G, wobei die auf ΰ abnehmende Breite des Luftspaltes in Abszisset-richtung aufgetragen ist). ^ l·¹ auf der Ordinatenaehae bezeichnet die Anziehungskraft zwischen den Ankern„

Anker mit geeignet geformten Stirnflächen werden-vorzugsweise für den Elektromagneten verwendet, der den Öffnungsund. Wiederherstellungsvorgang des Behälters steuert. Aber

auch der den bchlieii vor gang steuernde Elektromagnet kann Anker haben, deren Enden in ihrer Form von der üblichen in i'ig. 2 dargestellten Gestalt abv/eich en.

™ kit den beweglichen Ankern sind Hebel 20, 21, 22, 2> (J-'ig»' o) verbunden, die durch Drehzapfen 10, 11, 12, 15 an der die magnetischen Jochteile tragenden .Konstruktion ongelenkt sind. Jeder dieser nebel ist an einem Ende gabelförmig ausgebildet und am anderen .iJnde mit einem Langloch versehen,, Die gabelförmigen Enden der Hebel stehen mit ütiften b, 7, b, 9 der beweglichen Anker in unbelastetem Eingriffe Die mit Langlöchern ausgebildeten Enden sind durch Stifte 1[3, 1u mit einem Gleitschieber 14 verbunden.

Der plattenförmig liledtöchiebar 1Ί \.i.vi;i cirelct auf den

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Betätigungsgriff 5 des Schalters, der iif einen Schlitz des Gleitschiebers eingepaßt ist. Das beschriebene Gerät stellt ein kinematisches System dar, das bei gegenseitiger Annäherung bis zur Berührung der zwei Anker des einen Elektromagneten bei dessen Erregung eine eindeutig bestimmte Stellung einnimmt, in der sich die beiden Anker, des zweiten, entregten Elektromagneten infolge der Verschiebung der beiden Anker des erregten Elektromagneten gegenseitig voneinander bis auf maximalen Abstand entfernen, und umgekehrt.

Wenn sich ein Ankerpaar aus einer Stellung in die andere Stellung und wieder zurückbewegt, verschiebt der Gleitschieber 14, der seine Wechselbewegung von den beweglichen Ankern 2, 3 über die Hebel 20, 21, 22, 23 empfängt, den Handgriff 5 entsprechend dem erforderlichen Vorgang aufwärts oder abwärts.

Der G-leitschieber 14 soll nicht nur den Handgriff 5 betätigen, sonaern er hat auch die Aufgabe, nach Durchführung des Vorganges den Elektromagneten, der den Vorgang einleitet, zu entregen und gleichzeitig die metallische Verbindung des elektrischen Stromkreises des anderen Elektromagneten wieder herzustellen, damit dieser für die folgende Erregung des nächsten Vorganges betriebsbereit ist»

So wird erreicht, daß die Elektromagnete nur für die kurzen, für den Vorgang erforderlichen Zeiten erregt werden mit dem Resultat, daß ein beträchtlicher Teil der von dem Gerät aufgenommenen Arbeit eingespart werden kann. Diese weitere Punktion des Gleitsohiebers erfolgt duroh einen Mikrosohalter 38 (Fig. 10), der von dem Gleitschieber 14 duroh. zwei

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Blattfedern 35, 36 gesteuert wird. Diese jJlattfedern 35, 36 sind an dem u-leitschieber 14 befestigt und dienen der Betätigung einer Blattfeder 57, die den l^ikroschalter 5b steuert. Der niikro schalter ist mit einem Permanentmagneten 39 versehen, der den Mikroschalter in der Zeit zwischen Auslösung der blattfeder 37 durch Blattfeder 36 und Auftreffen der Blattfeder 35 auf die Blattfeder 37 geschlossen hält.

Beide Elektromagnete des erfindungsgemäüen Steuergerätes sind für G-Ieichstromzufuhrung ausgelegt. Das Steuergerät kann jedoch auch mit \7echselstrom betrieben werden, wenn statische Stromgleichrichter geeigneter Charakteristik mit dem Erregerstromkreis in Brücke geschaltet sind. In diesem Pail umfaßt das Steuergerät folgende !'eile: eine Isolierplatte 44 (Fig. 7 und 8), statische ötromgleichrichter 18 und Klemmen 19, die an der Isolierplatte angebracht sind und nicht für die elektrische Überbrückungsverbindung der G-leichrichter, sondern auch die Verbindung mit der Stromzuführung gestatten. Die beschriebene Steueranlage hat den Torteil, daß sie sich leicht an Schalter oder Kontaktgeber aller Art, hauptsächlich

an Unterbrecher der sog. "Cubicle"-Bauart anbringen und ebenso leicht von diesen abnehmen läßt. Dieses wird durch eine Schraubenkupplung gewährleistet, die aus einem Sräger 43 (ii'ig. 7 und 8) mit 2ragösen 17 besteht,-der durch Schrauben 24, 25 an der Schutzhaube des Schalters angebracht ist. Diese Befestigung wird gesichert durch die Bolzen 26, 27. Die Schutzhaube 28 ist in den Mg. 7, 8 und 9 (in den beiden ersten strichpunktiert) gezeigt und besteht aus Metallbleoh oder einem anderen Werkstoff. Sie soll zufällig Berührungen

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mit dem aerät und Btaubabl&gerungen verhindern. Die Schutzhaube wird durch Zapfen 40 genau in ihrer Lage gehalten und durch die Schraube 4-1 befestigt. jiUf den Hebel 22 kann ein Drehzapfen 12 einwirken, so daß der Schalter auch bei aufgesetzter .Schutahaube 28 von hand betätigt v/erden kann. Dies kaiin in jedem Augenblick aurch einen gewöhnlichen abnehmbaren Griffhebel j?u (tfig. 9) erfolgen, der immer dann, wenn es ziotv.e iui,,· ist, auf den aus der Schutzhaube 2b herausragenden i/rehsäpien 12 aufgeschoben werden kanne .«.us dem Zapfen 13, der deiü Hebel 23 uIl? -cuilenkpunkt dient, ist ein Hebel 52 (.big. y) mit einer ^v/eifarbi^en I¹ ahne ;>3 befestigt, welche die begriffsstelluug "Ein" oder "Aus" des »schalters anzeigt. Die ralme 33 ist durcii das iouBter 34 der Laube 2b au sehen oder bei fehlender ;iauoe oder einer haube aus durchsichtigem /erkstoff unmittelbar.

Die .konstruktionSfOX¹Hi und Lage der verschiedenen Teile kann den verschiedenen Zwecken angepaßt werdeiic Die Strongleichricliter und der .-iikroschalter aur Entregung aei' illektromagnete können durch äquivalente !'eile ersetzt '.verden. AlXe diese Ausfiüirun.'Tsfornen fallen unter den ochutz der folgenden spräche.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Gerät zur elektromagnetischen Fernsteuerung des Betriebes von Behältern und Kontaktgebern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an einer Tragekonstruktion angebrachte ülektromagnete (1) mit je zwei ankern (25 3) versehen sind, von denen wenigstens je ein Anker beweglich ist, und ein Gleitschieber (H) über ein kinematisches Hebelsystem (20, 25} 21, 22) mit allen beweglichen Ankern (2; 3) verbunden und durch diese bewegbar und mit einem οteuergriff (5) gekuppelt ist, und daß die Erregung und Entregung beider Blektromagnete (1) und die gegenseitige Verbindung der beweglichen Anker (2; 3) durch das Hebelsystem (20, 23; 21, 22) so vorgesehen ist, daij das ioikerpaar (2) des einen Elektromagneten vollständig geschlossen ist, wenn das Ankerpaar (3) des anderen Elektroiaagneten vollständig offen ist (Pig. 6).

   2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Kreise beider Elektroiaagnete (1) mit einer gemeinsamen üeite (42) ausgebildet ;.ünd (Fig. 6).

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   3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (3) wenigstens eines der beiden Elektromagnete (1) an ihren Enden so geformt sind, daß durch die Veränderung des Verlaufes des magnetischen Plusses die von dem Elektromagneten (1) erzeugten Anziehung skräfte möglichst weitgehend den zum Betrieb des Schalters erforderlichen Kräften entsprechen.

   4· Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Ankern (3) wenigstens eines ti der beiden Elektromagnete (1) das Ende des einen Ankers erhaben und das Ende des anderen Ankers entsprechend hohlförmig ausgebildet ist.

   5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (20, 21, 22, 23) des Hebelsystems an der Iragekonstruktion angelenkt sind und mit ihrem einen gabelförmig ausgebildeten Ende in losem Eingriff

   mit den Ankern (2, 3) stehen und an ihrem anderen Ende λ

   durch ein Langloch mit dem Gleitschieber (14) lose verbunden sind (Mg. 6).

   6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschieber (14) plattenförmig mit einer Öffnung zum Einsetzen des 3teuergriffes (5) und mit Mitteln zur Steuerung eines Mikr ο schalters (38) versehen ist (Mg. 10).

   7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet; daß der Gleit schieber (H) mit zwei Blattfedern (35, 36) zur

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   Steuerung des iaikroschalters (38) versehen ist.

   Gerät nach einem der Ansprüche 1 Ms 7, dadurch, gekennzeichnet, dais es an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist.

   9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß es zur Versorgung mit Wechselstrom mit einem Satz statischer Stromgleichrichter (16) versehen ist, die durch einen, dem Steuergerät zugehörigen Anschlußklammenblock (19) brückenverbunden sind (Figo 7).

   Oo Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem (20 bis 23) mit einem der Handbetätigung dienenden, durch eine Schutzhaube (28) nach außen ragenden Drehzapfen (12) und einer unter der Haube (28) angeordneten Fahne (33) versehen ist, deren Stellung durch ein in der Haube ausgebildetes fenster (34) sichtbar ist (Figo 9)β

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