DE2244825A1

DE2244825A1 - Apparat zur elektromechanischen betaetigung, einer oder mehrerer schaltroehren, vorzugsweise vakuumschaltroehren

Info

Publication number: DE2244825A1
Application number: DE19722244825
Authority: DE
Inventors: Guenter Schmidt
Original assignee: Schmidt & Co KG GmbH
Current assignee: Schmidt & Co KG GmbH
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1974-03-21

Description

Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer oder mehrerer Schaltröhren vorzugsweise Vakuumschaltröhren Vakuumschaltröhren Die Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer oder mehrerer Schaltröhren, vorzugsweise Vakuumschaltröhren.
Schaltröhren sind elektrische Bauelemente mit einem festen und einem beweglichen Kontakt, die in einen Stromkreis geschaltet werden. Berühren sich beide Kontakte, so ist der Stromkreis geschlossen. Zum Abschalten des Wechselstromes wird der bewegliche Kontakt vom festen Kontakt getrennt.
Diese Funktion wird von einem Antriebsapparat ausgeführt.
Bekannt geworden ist ein Antrieb mit einem Hubmagnet, der einen Hebel aus Isolierstoff bewegt. Am Lastarm dieses Hebels ist der bewegliche Kontakt einerSchaltröhre befestigt.
Die bekannte Lösung hat den Nachteil, daß die Übersetzung von Kraft und Weg konstant ist. Deshalb ist dieser Antrieb nur für eine Röhre mit einem bestimmten Öffnungshub ausgelegt. So erfordert jeder Röhrentyp mit anderen technischen Daten einen eigenen Antrieb. Die Herstellung und Lagerung verschiedener Antriebe ist kostspielig.
Ferner hat der bekannte Antrieb den Nachteil, daß die Kontakte nicht mit einem Schlag getrennt werden. Es hat sich nämlich-gezeigt, daß die Kontakte während des Betriebes aufgeheizt werden, anschmelzen und verschweißen. Deshalb muß beim Öffnen diese nicht erhebliche Schweißkraft überwunden werden.
Die Hubkraft des Magneten muß den auftretenden Kräften einschließlich Schweißkraft angepaßt werden.
Schließlich hat die bekannte Lösung noch den Nachteil, daß ein Hubmagnet zum Antrieb verwendet wird. Dieser besitzt gegenüber einem Drehmagnet gleicher Leistung eine größere Stromaufnahme und verursacht damit höhere Betriebskosten. Der Magnet muß nämlich aus Gründen der Sicherheit in Arbeitsstellung die Röhren einschalten. Damit wird vermieden, daß durch Stromausfall, beispielsweise infolge Abschalten einer Sicherung, der sekundäre Stromkreis eingeschaltet wird. Sonst würde plötzlich eine angeschlossene Maschine anlaufen oder das Netz, an dem gerade Reparaturarbeiten ausgeführt werden, unter gefährliche Spannung geraten.
Es wurde ein4 weiterer Antrieb fUr Röhren vorgeschlagen, bei dea ein Hubmagnet die Kraft koaxial auf den beweglichen Kontakt einer Schaltröhre überträgt, Diese Lösung besitzt neben den genannten noch zwei weitere Nachteile: Einmal entsteht durch das Ubersetzungsverhdltnis 1:1 die Schwierigkeit, einen geeigneten Hubmagnet zu finden, der die geforderten Daten der Schaltröhre, wie beispielsweise Schaltweg, Schließkraft, Schließgeschwindigkeit, erfUllt.
Zum anderen kann beim Abschalten des Magneten kein Öffnungsschlag auf die Kontakte übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden.
Es wird ein Apparat vorgeschlagen, in dem eine oder mehrere Schaltröhren, vorzugsweise Vakuumschaltröhren, mittels eines Hebels aus Isolierstoff geschaltet werden, wobei dieser Hebel erfindungsgemäß durch eine drehbare Kurvenscheibe bewegt wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmößig, die Kurvenscheibe axial zu Teilen, sodaß eine fest auf der Achse sitzende und eine auf der Achse drehbar gelagerte Scheibe entsteht. An beiden Scheiben, die erfindungsgemäß verschiedene Funktionskurven besitzen, ist je ein Anschlag angeordnet, die durch eine Feder aneinandergedrückt werden. Auf diese Weise können beim Hin- und Rücklauf verschiedene kinematischen Bewegungsabläufe auf den Hebel übertragen werden.
Es liegt im Bereich der Erfindung, daß die Funktionskurve der drehbar gelagerten Kurvenscheibe ein radial höheres Niveau, beispielsweise einen Kreisbogen besitzt und daß die beiden Funktionskurven in ein gemeinsames, höchstes Niveau einmünden. Dadurch wird erreicht, daß der durch eine Feder angedrückte Hebel beim Hinlauf stetig angehoben und beim Rücklauf zunächst auf dem gleichen Niveau gehalten wird, um dann auf die andere Kurvenscheibe herakzuspringen. Dieser radiale Schlag wird zum Öffnen der Kontakte ausgenutzt, wobei sich der He6el ein Stück frei dreht. Das hat den besonderen Vorteil, daß die kinetische Energie die wirkende Federkraft unterstützt und daß sehr kleine Öffnungszeiten auftreten, was sich günstig auf den Schaltfunken ausübt.
Es liegt auch im Bereich der Erfindung, daß der Hebel mit einer Rolle ausgestattet ist, die auf den Kurvenscheiben abrollt, um den Verschleiß klein zu halten.
Der Antrieb der Kurvenscheiben ist besonders einfach, wenn er erfindungsgemöß koaxial, beispielsweise mit einem Drehmagneten, erfolgt. Als Verbindungsglied dient eine elastische Kupplung, die die auftretenden Stöße und Schläge verhindert. So wird eine hohe Lebensdauer erzielt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich in den gleichen Antrieb Kurvenscheiben mit verschiedenen Funktionskurven einzubauen und auszuwechseln. Deshalb können damit verschiedene Röhren geschaltet werden.
Es ist besonders zweckmäßig, die Kurvenscheibe in Bruchteile des Kreisumfanges zu teilen. Dadurch kann erfindungsgemäß auf jedem Teilbogen eine Funktionskurve fUr eine bestimmte Röhre angeordnet werden. So lassen sich mit der gleichen Kurvenscheibe verschiedene Röhren schalten. Durch Umstecken auf der Achse kann die entsprechende Funktionskurve eingedellt werden.
Es liegt auch im Bereich der Erfindung, daß der Antrieb und die Schaltung je in einem Kunststoffgehäuse angeordnet ist, deren Grund- und Deckenflächen, Öffnungen besitzen. So kann die sich erwärmende Luft entweichen. Diese Kühlung erhöht die Lebensdauer.
Es liegt schließlich auch im Bereich der Erfindung, daß die Tragkonstruktion fur Antrieb und Kurvenscheibe wickelförmig ausgebildet ist. Dadurch werden lange Kriechstrecken erzielt. Außerdem ergibt sich dadurch ein besonders einfacher und stabiler Aufbau im Hinblick auf die Wand- oder Tischbefestigung. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Zeichnungen.
In der Anlage ist ein AusfUhrungsbeispiel beschrieben. Die Figuren 1 bis 8 zeigen einen Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer Schaltröhre.
Im einzelnen zeigen: Fig. 1 den Ldngsschnitt durch ein Antriebs- und Schaltgehäuse aus Kunststoff Fig. 2 einen Querschnitt durch die beiden Gehäuse nach Fig. 1 Fig. 3 die Seitenansicht einer zweiteiligen Kurvenscheibe Fig. 4 einen Schnitt durch die zweiteilige Kurvenscheibe nach fig. 3 Die Fig. 5 bis 8 zeigen die Wirkungsweise der geteilten Kurvenscheibe Nach Fig. 1 ist in einem Schaltergehtluse aus Kunststoff 1 eine Schaltröhre 2 mit einem festen Kontakt 2' und einem beweglichen Kontakt 2', angeordnet.
Der feste Kontakt 2' ist an eine Anschlußfahne 3 geklemmt. Am beweglichen Kontakt 2" befindet sich eine Klemmeinrichtung 4 mit einer flexiblen Leitung 5, die mit dem anderen Ende an der oberen Anschlußfahne 6 befestigt ist.
An der Wand 1' des Schaltgehäuses 1 ist ein Hebel 7 drehbar gelagert, dessen Lastarm 7' am beweglichen Kontakt 2" angreift und dessen Kraftarm 7" durch ein Fenster 1" in ein Antriebsgehäuse 8 ragt und mit einer angebauten Rolle 9 auf einer Kurvenscheibe 10 aufliegt. GegenUber der Kurvenscheibe ist eine Druckfeder 11 angeordnet.
Der elektromechanische Antrieb besteht nach Fig. 2 im wesentlichen aus einem Elektromagnet 12 und einer in 2 Lagern 13' und 13'' fliegend gelagerten Kurvenscheibe 10, deren Achsen durch eine elastische Kupplung 14 verbunden sind. Der Antrieb ist an einem winkelförmigen Tragelement 15 befestigt.
Die Kurvenscheibe 10 setzt sich nach den Figuren 3 und 4 aus einer fest auf der Achse montierten Scheibe 10' mit Anschlag 16' und einer drehbar gelagerten Scheibe 10'' mit Anschlag 16" zusammen. Dazwischen ist eine Spiralfeder 17 angeordnet, deren eines Ende 17' in die Scheibe 10' und das an der Ende 17'' in die Scheibe 10 " eingreift.
Der Rand der Scheibe 10' ist in drei verschiedene Funktionskurven 18', 18'' und 18''' eingeteilt. Die Scheibe 10" besitzt ebenfalls drei Funktionskurven 19'; 19" und 19''' in Form von Kreisbögen mit verschiedenen Durchmessern.
Bei der Wirkungsweise des elektromagnetischen Antriebes werden zwei Schaltstellungen und zwei Schaltspiele unterschieden.
Im ausgeschalteten Zustand befindet sich die Rolle 9, infolge der Federkraft der Feder 11, an der tiefsten Stelle 20 der Funktionskurve 18', wie Fig. 5 zeigt. Dadurch wird über den Lastarm 7' des Hebels 7 der bewegliche Kontakt 2'' abgehoben. Der Kontakt in der Schaltröhre 2 ist geöffnet.
Wird nun der Drehmagnet 12 eingeschaltet, so beginnt das Einschaltspiel.
Beide Scheiben 10' und 10" drehen sich in Pfeilrichtung 21, bis die Rolle 9 den Punkt 20' erreicht. Während nun die Funktionskurve 19' an der Rolle 9 angehalten wird, dreht sich die Scheibe 10' mit der Funktionskurve 18' weiter, wie Fig. 6 zeigt, bis die höchste Stelle erreicht ist. Jetzt schlupft die kreisbogenförmige Funktionskurve 19', infolge der Federkraft der Feder 17, unter die Rolle 9, bis sich die Anschläge 16 wieder berühren (siehe Fig. 7). Die Kontakte 2' und 2'' der Röhre 2 sind geschlossen.
Beim Abschalten des Drehmagneten 12 wird durch eine nicht dargestellte RUckholfeder die Kurvenscheibe in die Ruhelage gedreht. Zunächst bewegt sich die Rolle 9 auf der Funktionskurve 19' und fällt dann nach Erreichen der Stufe auf die Funktionskurve 18' ab. Der Hebel 7 wird dabei beschleunigt, da er erst nach einer gewissen Drehung am Kontakt 2" angreift und ihn abhebt. Dieser Schlag wird zum dffnen der Kontakte ausgenutzt. Fig. 8

Claims

PATENTANSPRUCHE Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer oder mehrerer Schaltröhren, vorzugsweise Vakuumschaltröhren, wobei die Betätigungskraft mittels eines Hebels aus Isolierstoff auf die Röhre übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (7) durch eine drehbare Kurvenscheibe (10) entgegen einer Federkraft der Feder (11) bewegt wird.
2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (10) aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei eine oder mehrere Scheiben (109 fest auf einer Achse sitzen und eine Scheibe (10") drehbar gelagert ist.
3. Apparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine festsitzende Kurvenscheibe (10') durch eine Rückstellfeder (17) mit einer drehbar gelagerten Kurvenscheibe (10) verbunden ist.
4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbar gelagerte Kurvenscheibe (10") mittels Rückstellfeder (17) an einen Anschlag (16') gedrückt wird, der an der festsitzenden Kurvenscheibe (10') angebracht ist.
5. Apparat nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheiben (10', 10 ") mehrere Funktionskurven (18', 18", 18''', 19', 19", 19"') besitzen.
6. Apparat nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionskurve (19', 19'', 19''') der drehbar gelagerten Kurvenscheibe (10") ein Kreisbogen ist.
7. Apparat nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (7) zur Beaufschlagung der Kurvenscheibe (10) eine Rolle (9) besitzt.
8. Apparat nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheiben (10) koaxial angetrieben werden.
9. Apparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial verbundenen Wellen des Drehmagneten (12) und der Kurvenscheibe (10) elastisch gekuppelt sind.
10. Apparat nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion (15) für den elektromechanischen Antrieb als Winkel ausgebildet ist1 wobei in einem Schenkel Befestigungslöcher angebracht sind.
11. Apparat nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltröhre (2) und der elektromechanische Antrieb in je einem Isolierstoffgehäuse (1, 8) angeordnet ist, wobei diese Gehäuse einen runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen.
12. Apparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (1, 8) auf der Grund- und Deckfläche Öffnungen besitzen.