DE3335732A1

DE3335732A1 - Einrichtung zur rueckstellung des kontakttraegers eines elektromagnetischen schaltgeraetes, insbesondere eines schuetzes

Info

Publication number: DE3335732A1
Application number: DE19833335732
Authority: DE
Inventors: Georgi 6710 Frankenthal Cwetanski; Roland 6834 Ketsch Kupferschmitt
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1983-10-01
Filing date: 1983-10-01
Publication date: 1985-04-11
Also published as: EP0143927B1; EP0143927A2; DE3335732C2; ATE66091T1; DE3484893D1; JPS60150533A; EP0143927A3

Description

BROWN, BOVER & CIE AKTIENGESELLSCHAFT Mannheim 29. Sept. 1983

Mp.-Nr. 626/83 ZPT/P4 - Ft/Sd

Einrichtung zur Rückstellung des Kontaktträgers eines

elektromagnetischen Schaltgerätes, insbesondere eines Schützes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannte, handelsübliche Schütze besitzen ein Elektromagnetsystem, dessen Magnetanker meist als linear bewegbarer Blechkern ausgebildet ist, der unter der Kraft von Druckfedern, vorzugsweise zwei an der Zahl,

aus der angezogenen Lage in die abgefallene Lage bewegt bzw. gedrückt wird. Mit dem Magnetanker verbunden ist der Kontaktträger, "damit die Bewegung des Magnetankers auf den Kontaktträger übertragen werden kann.

Elektrische Schaltgeräte, deren Elektromagnetsystera ein Klappankersystem ist, sind bei Schützen nur in sehr geringem Umfang bekanntgeworden. Ein wesentliches Problem besteht nämlich darin, den doch relativ großen

Klappanker an dem meist L-förmigen Magnetjoch drehbar 35

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aufzulagern, wobei es auch Probleme gibt, die Rückstellfeder für den Klappanker mit letzterem zu verbinden. Demgemäß sind wenigstens zwei Pedern erforderlich, nämlich eine Feder, die den Klappanker in seine Drehachse, d.h. also in ein Schneidenlager hineindrückt, und eine andere Feder, die als Rückstellfeder eingesetzt ist. In jedem Falle benötigt man zwei und unter Umständen auch mehr Federn.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung der 10

eingangs genannten Art zu schaffen, bei der lediglich eine Feder als Rückstellfeder vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Es handelt sich bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung um ein Koppelgetriebe, bei dem mittels einer einzigen Feder sowohl der Klappanker in seine Auflagerung gedrückt als auch eine Rückstellung des Klappankers und

damit auch des Kontaktträgers bewirkt wird.

In zweckmäßiger Ausgestaltung besitzt der Klappanker eine Schneide, die in die durch das an einer Gehäusewand direkt anliegende Joch und die Gehäusewand gebildete

Ecke eingreift, wodurch die Drehachse des Klappankers gebildet wird. Daß die Schneide in diese Ecke hineingedrückt wird, ist der Rückstellfeder zu verdanken.

Auf der dem Kern abgewandten Fläche des Klappankers ist

in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ein Führungselement befestigt, an dem eine Öse angeformt ist, an der die Verbindungsstange angelenkt ist. Die Befestigung der Verbindungsstange am Kontaktträger kann

über eine Traverse erfolgen, die schnappbar an dem 35

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Kontaktträger befestigt ist.

Die Kraftübertragung von der Rückstellfeder auf den Kontaktträger erfolgt über eine Übertragungsfläche am

Hebel. Diese Übertragungsfläche ist kreisbogenförmig 5

ausgebildet und zwar so, daß sie an der Berührungsfläche zum Kontaktträger bei Bewegung des Klappankers abwälzen kann.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung führt die Rückstellfeder keine lineare Bewegung in ihrer eigenen Achse aus, sondern eine Schwenkbewegung. Dadurch verändert sich die Kraftrichtung bezogen auf den Klappanker auf der einen Seite und auf den Kontaktträger auf der anderen Seite, so daß die auf den Kontaktträger wirkende

Rückstellkraft einer Sinusfunktion folgen kann, wodurch zusätzlich noch Einsparungen am Magnetsystem getroffen werden können. Dadurch, daß die Rückstellkraft aus der einen Stellung des Kontaktträgers in die andere Stellung nicht der normalen Federkennlinie entspricht, sondern

der modifizierten Federkennlinie, kann der erforderliche kraftaufwand, der mit dem Magnetsystem bewirkt werden muß, reduziert werden. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, ein kleineres und damit preisgünstigeres Magnetsystem zu verwenden.

Die Rückstellfeder ist vorzugsweise gemäß kennzeichnendem Teil des Anspruches 9 geführt, wodurch ein Ausknicken der Rückstellfeder verhindert ist (siehe auch P (unsere Mp.-Nr. 625/83).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der 35

Mp.-Nr. 626/83 ■ ■" "^„

Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Schaltgerätes,

Fig. 2 eine Einzelheit aus dem Gerät gemäß Fig. 1, 10

Fig. 3 eine andere Stellung des Schaltgerätes der Fig. 1 und

Fig. 4 eine Kraft-Wegkurve für das Schaltgerät gemäß Fig. 1.

Das elektromagnetische Schaltgerät gemäß Fig. 1 besitzt ein Gehäuseunterteil 10 und ein mit diesem verbundenes

Gehäuseoberteil 11. Das Gehäuseunterteil 10 nimmt im wesentlichen das Magnetankersystem 12 auf, das aus einem in nicht weiter dargestellter Weise am Gehäuseunterteil befestigten L-förmigen Magnetjoch 13, einem Magnetkern 14 und einem Klappanker 15 gebildet ist. Der Magnetkern

14 wird von einer Spule 16 umgeben, die in der Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist.

Der Klappanker 15 übergreift sowohl die freie Jochfläche

18 des Jochschenkels 17, der parallel zu dem Magnetkern 30

14 ausgerichtet ist. Die Jochfläche 18 bildet mit der Innenwandung 19 des Gehäuseunterteils 10 eine Ecke 20, in die eine Schneidekante 21 des Klappankers 15 hineingedrückt wird. Die Ecke 20 ist die Drehachse des Klappankers 15.
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Mp.-Nr. 626/83 · ^:- '■■ fr

Auf der oberen Fläche des Klappankers 15 ist ein Führungselement 22 befestigt, das einen Fortsatz 23 besitzt, der über die Schneidekante 21 hinausragt in eine Nut 24 im Gehäuseunterteils 10 und so für eine seitliche Fixierung des Klappankers 15 sorgt. Das Führungselement 22 besitzt eine Öse 25, die von einer Verbindungsstange 26 durchgriffen ist, so daß die Verbindungsstange 26 an der Öse 25 gelenkig angehängt ist.

Das Führungselement 22 besitzt ferner annähernd in seiner Mitte eine Schneide 27.

Der Mechanismus für die Rückstellung des Klappankers besitzt einen knieförmigen Hebel 28 (siehe Fig. 2), der am freien Ende seines Armes 29 eine kugelförmige Verdickung 30 aufweist, mit der er in einer Ecke 31 am Gehäuseoberteil 11 anliegt, so daß dort ein Lager gebildet ist, und zwar so, daß eine Verdrehung des

Hebels 28 (auch Kniehebel 28 genannt) in Lager 30/31 möglich ist, nicht aber eine Verschiebung nach oben oder rechts. Der andere Arm 32 des Kniehebels 28 ist in der Fig. 2 näher dargestellt. Er besitzt einerseits auf seiner Innenseite zwei in Abstand zueinander liegende

Hörner 34 und 33 und dazwischen eine kreisbogenartig verlaufende, konvexe Fläche 35, mit der der Arm 32 gegen eine Traverse 36 an einem Kontaktträger 37 (siehe Fig. 1) des Schützes anliegt. Auf der Außenseite, also der dem Klappanker zugewandten Seite besitzt der Arm 32 eine

keilförmige Nase 39, vorspringt. Diese Nase 39 befindet sich im wesentlichen genau der Nase 27 am Führungselement 22 gegenüber. Zwischen der Nase 39 und der Nase ist eine Rückstellfeder 40 eingeschaltet, die von einem

Federführungselement 41 gehalten ist. Das Federführungs-35

Mp.-Nr. 626/83 '^: &

element ist U-förmig gebogen und weist an den freien Schenkelenden Auflageplättehen 42 und 43 auf, die an den sich gegenüberliegenden Seiten Noppen 44 besitzen, die zur Führung der Schraubendruckfeder 40 dienen. Auf ihren Außenflächen besitzen die Auflageplättchen 42 V-förmige Vertiefungen 45 und 46, die mit den Nasen 27 und 39 zusammenwirken. Es hat sich herausgestellt, daß ein derartiges U-förmiges Federführungselement ein Ausknicken der Feder 40 bei der Betätigung verhindert. Dies dabei zurückzuführen, daß auf der einen Seite die freie Beweglichkeit der beiden Auflageplättchen 42 und 43 ermöglicht ist, daß aber aufgrund des Bügels 41 ein gleichzeitiges Verschwenken der beiden Auflageplättchen verhindert ist (siehe auch P (unsere Mp.-Nr.

625/83). 15

Der Verbindungshebel 26 besitzt einen Durchbruch 50, durch den die Traverse 36 hindurchgreift, so daß über den Verbindungshebel bzw. die Verbindungsstange 26 der Klappanker mit dem Kontaktträger verbunden ist.

Das aus dem Klappanker 15, der Feder 40 und dem Kniehebel 28 gebildete System besitzt eine Totpunktlage, die durch die Verbindungslinie T-T des Drehpunktes des Klappankers und des Drehpunktes des Kniehebels 28

definiert wird. Die Hebelanordnung ist so ausgelegt, daß sie ihre Totpunktlage T-T grundsätzlich nicht überschreitet. Dadurch wird immer eine Kraftkomponente in Richtung der Drehachse des Klappankers und in Richtung der Bewegung des Kontaktträgers in Schließrichtung

erzeugt, so daß mittels der einen Feder 40 der Klappanker 15 sowohl an Ort und Stelle gehalten als auch zurückgestellt werden kann.

Die Fig. 3 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 in angezo-35

Mp.-Nr. 626/83 *-■" ■·-

genem Zustand. Der Klappanker 15 befindet sich in der Nähe des MagnetJoches bzw. des Kernes 14 und zwar in einem geringfügigen Abstand a hierzu, damit der Klappanker nicht klebt. Zusätzlich ist die Feder 40 zusammengedrückt, aufgrund der Anordnung der Nase 39 bezogen auf 5

die Verdickung 30 und damit Auflagerung des Kniehebels 28; durch die Verschwenkung der Hebelelemente hat sich der Abstand zwischen den beiden Nasen 27 und 39 verringert. Die Hebelanordnung befindet sich dabei immer noch oberhalb der Verbindungslinie T-T, die die Totpunktlage

darstellt.

Die Feder 40 ist bei der Bewegung des Hebelsystems nicht nur zusammengedrückt worden, sondern sie hat sich auch

in ihrer Kraftrichtung bezogen auf den Drehpunkt T und 15

die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 37 winkelig verschwenkt. Die Kraftkomponenten der Auflagerkraft des Klappankers und derjenigen Komponente, die in Bewegungsrichtung des Kontaktträgers verläuft, haben sich entsprechend einer Sinusfunktion beim Verschwenken der

Feder 40 geändert. Dies ist anhand der Fig. 4 zu erläutern. Man erkennt eine graphische Darstellung der erforderlichen bzw. notwendigen Kontaktkraft bzw. Rückstellkraft K über dem Betätigungsweg S. Die Kurve A ist die Kraftbedarfskurve eines normalen Schützes, bei dem

die Rückstellfeder lediglich linear zusammengedrückt wird. Die Kurve setzt sich zusammen aus einem Bereich A-], in dem lediglich die Rückstellfedern zusammengedrückt werden, und zwar ausgehend von der Stellung "Kontakte offen", die dem abgefallenen Zustand des

Magnetsystems entspricht. Nach einem gewissen Weg

schließen die Kontakt, so daß bei S_s die Kurve A von dem Bereich A-) sprunghaft übergeht in den Bereich A2, wobei die Steigung A2 eine Kurve darstellt, die der gekoppelten Federelastizität der Rückstellfeder und der Kontakt-35

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kraftfedern entspricht. Die Kurve M_Ä deutet die mit dem Magnetsystem zu erzielende Magnetkraft an; sie muß in jedem Falle immer größer sein als die Kontaktkräfte, um die Kräfte, die von der Rückstellfeder bzw. den Rückstellfedern und den Kontaktkraftfedern herrühren, immer überwinden zu können. Demgemäß liegt die Kurve Ma immer oberhalb der Kurve A.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung

der Rückstellfeder 40 verändert sich die Kurve A in die 10

Kurve B; durch die Sinus-Funktion beim Verschwenken der Feder erhält man eine leicht in Richtung "Schließen der Kontakte" abfallende Kurve. Durch geeignete geometrische Ausbildung kann natürlich jede gewünschte Kurve bzw. jeder gewünschte Kurvenverlauf B erzielt werden. Man

kann zum einen ein noch stärkeres Abfallen erzielen; man kann eine annähernd konstante Kurve B erreichen oder man kann den Kurvenverlauf der Kraftkurve A annähern. Es hat sich als optimal herausgestellt, die Kurve B so zu

gestalten, daß sie in Richtung der Schließbewegung 20

leicht abfällt. Im Bereich S₃ liegt dann die Kurve B deutlich unter dem Bereich A1, und zwar um den Betrag E genau im Punkt S₃. Demgemäß verschiebt sich auch der Bereich A2 um den Betrag E nach unten, wobei allerdings die Kurve B₂ nicht parallel zu dem Bereich A₂ und auch

nicht parallel zu der Kurve B im Bereich links von der Stelle Kontaktschließen verläuft.

Die hierdurch erzeugte tatsächliche Magnetkraftbedarfskurve ist die die Kurve Mß, die deutlich unterhalb der 30

Kurve M^ liegt, woraus ersichtlich ist, daß das Magnetsystem schwächer ausgebildet sein kann, als das handelsüblicher Anordnungen.

Die Auflagestelle des Hebels 28 an der Traverse 36 ist, 35

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wie oben erwähnt, als kreisbogenförmige Fläche ausgebildet. Dadurch erfolgt mehr ein Abwälzen der Fläche 35 an der Traverse 36 beim Verschwenken des Hebels 28 als ein Verschieben, so daß die Reibungskraft

zwischen der Traverse 36 und der Wälzfläche 35 ebenfalls 5

verringert ist, wodurch der Kraftbedarf des Magnetsystems noch weiter verringert werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein Hebelsystem vorgestellt, das keine Überschreitung einer Totpunktlage aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden mehrere Federn eingespart, in dem lediglich eine einzige Feder für die Funktion Rückstellung und Erzeugung des Lagerdrucks erforderlich wird.

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Claims

Mp.-Nr. 626/83 -: . Ansprüche

1.jEinrichtung zur Rückstellung des Kontaktträgers eines elektromagnetischen Schaltgerätes, mit einem Magnetsystem mit Klappanker, der mit dem Kontaktträger über eine Verbindungsstange verbunden ist, und mit einer

Rückstellfederanordnung, die den Klappanker und damit 10

den Kontaktträger in die Ausgangslage zurückdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellfederanordnung eine einzige Feder (40) vorgesehen ist, die sich einerseits am Klappanker (15) und andererseits an einem am Gehäuse (11) gelenkig gelagerten Hebel (28) abstützt, welcher Hebel gegen den Kontaktträger (37) anliegt, und daß der aus dem um eine Achse (20, 21) drehbaren Klappanker (15), der Rückstellfeder (40) und dem Hebel (28) bestehende Getriebezug dauernd außerhalb der eine Totpunktlinie bildende Verbindungslinie (T-T), die die

Drehachse des Klappankers und die Auflageachse des Hebels am Gehäuse verbindet, liegt, dergestalt, daß von der Rückstellfeder (40) ständig eine Kraftkomponente, die den Klappanker (15) in sein Drehlager drückt, und eine Kraftkomponente, die in Schließrichtung des Kon-

taktträgers wirkt, erzeugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappanker (15) eine Schneide (21) aufweist, die in die durch das an einer Wand des

Gehäuses (10) dicht anliegende Joch (13) und die Wand gebildete Ecke eingreift und so die Drehachse des Klappankers bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-35

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zeichnet, daß am Klappanker (15) ein die Drehachse überragender Fortsatz (23) angebracht ist, der in eine Nut (2¹O am Gehäuse eingreift und so den Klappanker seitlich führt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Magnetkern (14) abgewandten Fläche des Klappankers (15) ein Führungselement (22) befestigt ist, an dem der Fortsatz (23) angeformt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß am Führungselement (22) eine Öse (25) angeformt ist, an der die Verbindungsstange (26) angelenkt ist.

6. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (26) eine am Kontaktträger (37) angebrachte Haltetraverse (36) umschließt.

7. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß am Hebel (28) eine Wälzfläche (35) mit konvexer, annähernd kreisartiger Bogenform angeformt ist, die gegen eine Druckfläche am Kontaktträger angedrückt ist und bei Bewegung des

Klappankers und damit auch des Hebels (28) sich an der Druckfläche am Kontaktträger (37) abwälzt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche an der Traverse (36)

gebildet ist.

9. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (40) an

einem Federführungselement (41) geführt ist, das zwei 35

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miteinander verbundene Auflageplittchen für die Rückstellfeder aufweist, wobei auf der Aulenfläche der Auflageplättchen V-förmige Nuten (45, 46) vorgesehen sind, die mit an dem Führungselement (22) und an dem Hebel (28) angeformten Nasen (27, 39) zur Bildung von zwei sich gegenüberliegenden Schneidenlagern zusammenwirken.