-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung von Schaltschützen.
-
Ein
Schaltschütz
ist ein Gerät
in einer Schalttafel mit normalerweise in einem Gehäuse vorgesehenen
Haupt- oder Leistungsstromkreis, der durch die Betätigung einer
oder mehrerer beweglicher Kontakte geöffnet (oder geschlossen) werden
kann, mit Anschlußklemmen
für die
Leiter des Hauptstromkreises, mit einem elektromagnetischen Antrieb,
etwa einen Elektromagneten, mit einem Mechanismus betätigt von
einer beweglichen Armatur, etwa dem Anker eines Elektromagneten,
der sich zwischen dem Antrieb und dem oder den beweglichen Kontakten
befindet und den oder die Kontakte öffnet (oder schließt), wenn
der Antrieb mit Strom versorgt wird und sie wieder öffnet (oder
schließt),
wenn keine Stromzufuhr vorhanden ist, mit einem Steuerkreis, der
isoliert und unabhängig
vom Hauptstromkreis ist, zur Speisung des elektromagnetischen Antriebs
und mit einem Handschalter, der geeignet ist manuell in eine Stellung ”Automatik” bewegt
zu werden, in welcher der Kontakt, beispielsweise durch eine ”Tag-Nacht”-Steuerung,
durch ein Dauerauslösesignal
geschlossen (oder geöffnet)
und bei Beendigung des Signals wieder geöffnet (oder geschlossen) werden
kann (oder umgekehrt), mit einer Stellung ”Zwangsbetrieb”, in welcher
der Schalter manuell den Mechanismus in die Schließ- (oder Öffnungs)-stellung
des Kontaktes bewegt und dort hält und
gegebenenfalls mit einer Stellung ”Abschaltung”, in welcher
der Antrieb deaktiviert ist.
-
Wenn
es sich bei dem Strom, der durch den Antrieb strömt, um Wechselstrom handelt,
verursacht der regelmäßige Durchgang
mit einer Intensität
von Null eine Schwingung des Ankers oder Armatur, die eine Lärmbelästigung
mit sich bringt. Daher wurden bereits Schaltschütze hergestellt, bei denen
der Steuerkreis mit einem Gleichrichter versehen ist, um den Elektromagneten
mit Gleichstrom zu speisen. Unter diesen Bedingungen bringt jedoch
die Leistung, welche zum Schließen
der Kontakte erforderlich ist und später verbraucht wird, eine durch
den Widerstand bedingte Wärmeabstrahlung
mit sich, welche der elektromagnetische Antrieb nicht lange verkraftet.
Diese Schaltschütze
sind daher mit einem sogenannten Sparwiderstand versehen, der durch Öffnen eines
Kurzschluß-Hilfskontaktes
kurz vor dem völligen
Schließen
der beweglichen Armatur oder Ankers des elektromagnetischen Antriebs,
d. h., zu einem Zeitpunkt, da es nicht mehr notwendig ist, große Kraft
auszuüben,
um den Kontakt des Hauptstromkreises in die Schließposition
zu bringen und dort zu halten, in den Steuerkreis des Antriebs geschaltet wird.
-
Der
elektromagnetische Antrieb besteht aus einem Elektromagneten mit
einer festen Armatur und einem beweglichen Anker, normalerweise
einem drehbaren Anker, der rasch aus seiner Ruhestellung, entgegen
der Wirkung elastischer Vorrichtungen, die dazu neigen, den Mechanismus
und den Anker in der Ruhestellung zu halten, in welcher der Luftspalt
am größten ist,
in die Schließstellung
bewegt werden kann, in welcher der magnetische Luftspalt geschlossen
wird.
-
Die
Schaltschütze
sind so ausgelegt, daß in der
Stellung ”Zwangsbetrieb” der Durchgang
des Ansteuerungsimpulses den Schalter freigibt, der in seine Stellung ”Automatik” zurückgeholt
wird, so daß es zum
Beispiel möglich
ist, das Schaltschütz
später
so einzustellen, daß es
durch ein Haltsignal aktiviert werden kann. In dieser Stellung ”Zwangsbetrieb” wurde
der Anker beim manuellen Schließen
des Hauptkontaktes in eine Stellung in der Nähe der aktiven Stellung gebracht,
in welcher der Luftspalt, zum Beispiel in der Größenordnung von 0,5 mm, verringert
ist. Bei Wirken eines Steuerimpulses schließt sich der Anker vollständig und
gibt den Schalter frei. Es versteht sich, außer man begnügt sich,
einen schwachen Sparwiderstand zu verwenden, daß, angesichts der Nachteile,
welche dies für
die Dimensionierung des elektromagnetischen Antriebs mit sich bringt,
es notwendig ist, den Sparwiderstand während dieser kurzen, durch
den Steuerimpuls ausgelösten
Bewegung in den Steuerkreis zu schalten.
-
Daraus
ergibt sich, daß der
vom Anker betätigte
Mechanismus, der, neben dem Öffnen
oder Schließen
des Hauptkontaktes, das Schließen
oder Öffnen
des Hilfskontaktes für
die Zwischenschaltung des Sparwiderstandes bewirkt, sehr genau arbeiten muß, um die
sichere Betätigung
des beweglichen Hilfskontaktes für
die Zwischenschaltung des Widerstandes während der sehr kurzen Bewegung
des Ankers zu ermöglichen.
Hierdurch werden kostspielige Zwänge
bei der Herstellung und der Kontrolle auferlegt.
-
Die
DE 692 15 348 zeigt ein
Schaltgerät
für elektromagnetische
und manuelle Betätigungen,
wobei jedoch im manuellen Betrieb der oben beschriebene Nachteil
des bewegten Ankers beschrieben ist. Wenn der Handschalter in der
Stellung „manuell” ist, wird
der Anker über
Rampen gezielt bewegt, um dabei seinerseits den Hauptkontakt zu
betätigen.
-
Die
FR 2 686 189 beschreibt
ebenfalls ein Schaltschütz
mit drei verschiedenen Funktionen des Handschalters, nämlich „automatisch”, „manuell” und „arretiert”. Die Wirkungsweise
der einzelnen Funktion wird beschrieben, jedoch nicht die mechanische
Herbeileitung dieser Funktionen.
-
Die
DE 92 03 715 beschreibt
ebenfalls ein Schaltschütz,
insbesondere Heizungsschütz.
Diese Druckschrift beschreibt ein Schütz mit einem Schiebelement
zum Ein- und Ausschalten, mit dem auch gleichzeitig die Umstellung
auf Automatikbetrieb erzielbar ist, wobei in der Funktionsbeschreibung
für das
manuelle Ein- und Ausschalten eine Verhinderung der Ankerbewegung
nicht erkennbar ist.
-
Die
DE 40 10 142 zeigt einen
Magnetschalter mit verriegeltem Zwangsbetrieb, wobei ein Handbetätigungsknopf
die Stellung „Automatischer
Betrieb” und „Zwangsbetrieb” zulässt, wobei
der Riegel gegebenenfalls mindestens eine der Knopfstellungen blockieren
kann. Auch hier ist in der Stellung „Zwangsbetrieb” nicht
beschrieben, dass die Bewegung des Ankers verhindert werden soll.
Somit sind bei allen aus dem Stand der Technik bekannten Schaltschützen die
oben genannten Nachteile des bewegten Ankers in der Funktion „Zwangsbetrieb” zu erkennen.
-
Ein
Ziel der Erfindung ist daher die Verbesserung der Schaltschütze mit
Gleichstromsteuerkreis durch eine beträchtliche Verringerung der Einschränkungen
der Genauigkeit bei der Herstellung und dadurch eine Senkung des
Selbstkostenpreises.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist eine Verbesserung der Funktionszuverlässigkeit
der Schaltschütze
speziell in der Position ”Zwangsbetrieb”.
-
Ein
anderes Ziel der Erfindung ist die Verringerung der Einschränkungen
bei der Genauigkeit in Bezug auf die Blockiervorrichtungen und die
Freigabe des Schalters in der Position ”Zwangsbetrieb”.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Schaltschütz mit Gleichstromsteuerkreis
zu gestalten, wie in der Einleitung beschrieben, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß der
Mechanismus des Hauptkontaktes so angeordnet ist, daß er direkt
vom Handschalter betätigt
wird, wenn dieser in die Position ”Zwangsbetrieb” umgestellt
wird, während
die bewegliche Armatur oder der Anker des elektromagnetischen Antriebs nicht
oder kaum durch den Schalter betätigt
wird, wenn dieser in diese Stellung gestellt wird.
-
Die
Funktion dieser Anordnung ist es, das Schließen (oder Öffnen) des oder der Hauptkontakte mit
Hilfe des Handschalters zu ermöglichen,
wenn der Benutzer diesen in die Position ”Zwangsbetrieb” bewegt,
ohne einen Sparwiderstand in den Steuerkreis einzuschalten und ohne
auf den beweglichen Anker des elektromagnetischen Antriebs einzuwirken so
daß dieser
beim Wirken eines Steuerimpulses über einen erheblichen Teil
betätigt
wird, bevorzugt über
den gesamten Weg, damit er in die vollkommen geschlossene Position
gelangen kann, in welcher der oder die Hauptkontakte geschlossen
(oder geöffnet) bleiben,
indem sichergestellt wird, daß die
Verschiebung des Hilfskontaktes die Einschaltung des Sparwiderstandes
in den Gleichstromsteuerkreis ermöglicht.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Schaltschütz
einen, vorzugsweise drehbaren Mitnehmer, der durch den Handschalter
betätigt werden
kann, wenn dieser in die Position ”Zwangsbetrieb” gestellt
wird, um den Schließ-(oder Öffnungs-)mechanismus des
oder der Hauptkontakte zu betätigen.
Eventuell kann der Anker so angeordnet werden, daß er auf
den Mitnehmer wirkt, wenn der elektromagnetische Antrieb aktiviert
ist.
-
Wenn
sich der Schalter in der Stellung ”Automatik” befindet, das Schaltschütz offen,
ist, und sich der Antrieb in Ruhestellung befindet und der Anker geöffnet ist,
wird der Mitnehmer durch den Mechanismus in die Ruhestellung gebracht,
und wenn in diesem Moment ein Steuerimpuls wirkt, nimmt der sich bewegende
Anker den Mechanismus, wie üblich,
mit. In der Position ”Zwangsbetrieb” dagegen
bleibt der Anker in der Ruhestellung, und der Mitnehmer wird, vom
Anker getrennt, in die Aktivierungsstellung bewegt. Wird der Anker
betätigt,
dreht er sich rasch aus seiner Ruhestellung und betätigt, nach
einem gewissen Weg, mit Sicherheit den Hilfskontakt für die Zwischenschaltung
des Sparwiderstandes. Der Mitnehmer umfaßt Vorrichtungen, wie etwa
eine schiefe Ebene, die sein Verschieben unter Einwirkung der manuellen
Betätigung
des Schalters ermöglicht.
Er kann auch einen Vorsprung aufweisen, welcher den Schalter in
der Position ”Zwangsbetrieb” hält, falls
der Anker nicht gegen den Mitnehmer gestoßen ist, um diesen um ein kurzes
Stück zu
verschieben und den Schalter freizugeben.
-
Bei
einer verbesserten Ausführungsform
jedoch, ist der Anker vorzugsweise mit einem Mitnehmervorsprung
für den
Handschalter versehen, so daß die
Bewegung des Ankers den Schalter manuell freigibt, um ihn mittels
einer elastischen Vorrichtung in die Stellung ”Automatik” zu bringen. Man kann einen
beträchtlichen
Teil des Ankerweges ausnutzen, um den Handschalter freizugeben und
sich so von allzu großen
Zwängen
hinsichtlich der Genauigkeit lösen,
die nötig
wäre, um
den Schalter mittels einer sehr kurzen Bewegung freizugeben. In
diesem Fall können
Mitnehmer und Anker völlig
unabhängig
voneinander sein.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden bei Lektüre der folgenden
Beschreibung deutlich, die Beispiele enthält, die die Erfindung nicht beschränken, und
sich auf folgende Figuren der Zeichnungen beziehen
-
Die 1 bis 4 zeigen
schematische Schnittzeichnungen der Vorderansicht eines Schaltschützes gemäß der Erfindung
in folgenden Stellungen:
-
1: ”Automatikbetrieb”, Antrieb
wird nicht mit Strom versorgt.
-
2:
Schalter bei der Bewegung in die Stellung ”Zwangsbetrieb”.
-
3: ”Zwangsbetrieb”, Antrieb
wird nicht mit Strom versorgt.
-
4: ”Automatikbetrieb”, Antrieb
wird mit Strom versorgt.
-
5:
Zeigt eine perspektivische schematische Ansicht des Ankers und des
drehbaren Mitnehmers dieses Schaltschützes.
-
6 u. 7:
Zeigen perspektivische, schematische Ansichten des Schaltschützes in
der geöffneten,
bzw. der geschlossenen Stellung.
-
In 1 sieht
man einen Schaltschütz
gemäß der Erfindung,
mit einem normalen Gehäuse 1, die
mit einer Lagerung für
mehrere Klemmen 2, versehen ist, die in einer Anschlußschalttafel
mit dem Leiter des Hauptstromkreises verbunden werden. Diese beiden
Klemmen sind, im Inneren des Gehäuses,
mit den beweglichen Hauptkontakten 4 des Hauptstromkreises
verbunden.
-
Der
vom Leistungsstromkreis unabhängige und
isolierte Steuerkreis besteht normalerweise aus einer Gleichrichterschaltung,
einer Magnetspule 5, die auf einen magnetisierbaren starren
Anker 6 gewickelt ist und, bei einem Schaltschütz mit Gleichstromsteuerkreis
einen Sparwiderstand 7, der normalerweise durch bewegliche
Hilfskontakte 8 kurzgeschlossen wird.
-
Die
beweglichen Hauptkontakte 4 können durch einen Mechanismus
in Form eines verschiebbaren Mitnehmers 9 betätigt werden,
dessen unteres Ende 10 die Kontakte mittels einer normalen
Kontaktdruckfedervorrichtung betätigt.
Der Mitnehmer wird normalerweise von einer Druckfeder 12 wieder
nach oben in eine Ruhestellung bewegt, in welcher die Hauptkontakte
geöffnet
und der Hilfskontakt geschlossen ist.
-
Das
obere Ende 13 des verschiebbaren Mitnehmers 9 wird
so zu einem gabelförmigen
drehbaren Mitnehmer 14 gedrückt, der sich um eine Achse 15 bewegt.
Drehbar auf diese Achse 15 montiert, befindet sich zwischen
den beiden Schenkeln des Mitnehmers 14 ein Anker 16 aus
magnetisierbarem Material, unter dem sich ein Schenkel oder Steg
des Mitnehmers 14 erstreckt, so daß, wenn der Mitnehmer 14 im
Verhältnis
zum Anker 16 freigegeben wird, dieser den Mitnehmer gegen
den Uhrzeigersinn bewegt, wenn er in dieser Richtung verschoben
wird. Eine separate schwache Spannfeder 17 neigt dazu,
den Anker in die Ruheposition zurückzubewegen, dargestellt in 1.
-
Wenn
der Anker 16 vom elektromagnetischen Antrieb angezogen
wird, der durch die Spule 5 und die Armatur in Gestalt
eines E 6 gebildet wird, zieht er den drehbaren Anker 14 mit
und schiebt den verschiebbaren Mitnehmer 9 nach unten in
die Schließstellung
der Hauptkontakte 4. Außerdem betätigt, nach einem gewissen anfänglichen
Weg, der Anker 16 mit seinem freien Ende 23 den
Hilfskontakt 8, der sich öffnet (siehe 7).
Man versteht, daß während des
ersten Teils der Bewegung des Mitnehmers 9 und des Ankers 16 der
Hilfskontakt 8 geschlossen bleibt, und die Spule direkt
gespeist wird; der Anker und der Mechanismus werden schnell verschoben
und überwinden
die Federkraft. Wenn der Hilfskontakt 8 sich öffnet, wird
der Widerstand in Serie geschaltet und die elektromagnetische Kraft
geht zurück,
die Bewegung der beweglichen Teile setzt sich jedoch fort, und der
durch den Widerstand begrenzte Strom, der zur Spule gelangt, reicht
aus, um den Anker gegen die feste Armatur zu ziehen und so die Hauptkontakte 4 in
der geschlossenen Stellung (oder der geöffneten Position, falls es
sich um ein Öffnungsschütz handelt)
zu halten.
-
Durch
eine Öffnung
im oberen Teil des Gehäuses 1 ragt
der Hebel des Handschalter 18, der von einer Feder 19 nach
links gedrückt
wird. Dieser Schalter weist zwei Vorsprünge 19 und 20 auf,
die nach unten gerichtet und quer versetzt sind, so daß sich der
erste Vorsprung 19 über
dem Mitnehmer 14, der zweite Vorsprung 20 über der
Anker 16 befindet. Der erste Vorsprung 19 wirkt
mit einer schiefen Ebene 21 des Mitnehmers 14 zusammen,
so daß,
wenn man, ausgehend von der Position ”Automatikbetrieb” des Handschalters 18,
dargestellt in 1, den Schalter nach rechts
bewegt, der Vorsprung 19 den Mitnehmer 14 gegen
den Uhrzeigersinn verschiebt, wie man in 2 sieht,
während
der Anker 16 unbewegt bleibt. Gegen Ende der Bewegung verläßt der Vorsprung 19 die
schiefe Ebene 21 und befindet sich in Kontakt mit der Oberseite
des Mitnehmers 14. In dieser Stellung hat der zweite Vorsprung 20,
der die Gestalt einer Mitnehmernase hat, einen Vorsprung 22 überwunden,
der von der Oberseite des Ankers 16 gebildet wird, so daß der Handschalter 18 in
der Position ”Zwangsbetrieb” blockiert
wird, in der er den verschiebbaren Mitnehmer 9 in einer
niedrigen Position hält,
so daß die
Hauptkontakte 4 geschlossen sind (3).
-
Wird
in dieser Stellung ”Zwangsbetrieb” das Steuersignal
ins Netz gesandt, z. B. ein Signal ”Nacht”, wird der Anker 16 plötzlich über seinen
gesamten Weg verschoben und wirkt, nach einem gewissen Weg, auf
den Hilfskontakt 8, der sich öffnet und den Hilfswiderstand
zwischenschaltet, während der
Anker seine Abwärtsbewegung beendet
und durch den Reststrom, der durch die mit dem Sparwiderstand 7 in
Serie geschaltete Spule fließt,
weiterhin gegen die Armatur 6 gezogen wird.
-
Außerdem hat
die Drehung des Ankers 16 im Gegenuhrzeigersinn die Nase 20 des
Handschalters 18, freigegeben, der nun durch seine Feder
in die Stellung ”Automatikbetrieb” zurückgedrückt wird,
wo er bleibt, nachdem er den Mitnehmer 14 freigegeben hat
(4).
-
Es
wird deutlich, daß man
auf diese Weise ein Schaltschütz
erzielt, bei dem die Öffnung
des Hilfskontaktes immer durch eine Verschiebung über einen
erhebliche Teil der Bewegung des Elektromagnetankers 16 sichergestellt
wird. Außerdem
wird der Handschalter 18 durch die Abwärtsbewegung des Ankers leicht
freigegeben, wobei er durch einen Vorsprung 22, der eine
große
Höhe aufweisen
kann, sicher in der oberen Stellung des Ankers gehalten wird.
-
Selbstverständlich kann
die Erfindung auf vielfältige
Weise variiert werden. So können
der Mitnehmer 14 und der Anker 16, statt von einer
Seite zur anderen verschoben zu werden, übereinander geschoben werden.
Auch könnte
der Anker, statt über den
Mitnehmer 14 auf den verschiebbaren Mitnehmer 9 zu
wirken, direkt auf den Mitnehmer 9 wirken, Es ist auch
möglich,
den Mitnehmer 14 wegfallen zu lassen und dem Handschalter 18 eine
solche Form zu geben, daß er
den verschiebbaren Mitnehmer von seiner in 1 gezeigten
Stellung direkt in die in 3 gezeigte
Stellung bewegt. Schließlich
könnte, statt
eines drehbaren Ankers, der bewegliche Anker des Elektromagneten
auch verschiebbar sein. Ebenso könnte
der Mitnehmer verschiebbar statt drehbar sein.