DE3335732C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Ober
begriff des Anspruches 1.
Bekannte, handelsübliche Schütze besitzen ein Elektro
magnetsystem, dessen Magnetanker meist als linear beweg
barer Blechkern ausgebildet ist, der unter der Kraft von
Druckfedern, vorzugsweise zwei an der Zahl, aus der an
gezogenen Lage in die abgefallene Lage bewegt bzw. ge
drückt wird. Mit dem Magnetanker verbunden ist der Kon
taktträger, damit die Bewegung des Magnetankers auf den
Kontaktträger übertragen werden kann.
Elektrische Schaltgeräte, deren Elektromagnetsystem 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
aufzulagern, wobei es auch Probleme gibt, die Rückstell
feder für den Klappanker mit letzterem zu verbinden.
Demgemäß sind wenigstens zwei Federn erforderlich, näm
lich 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
solchen Fällen benötigt man zwei und unter Umständen
auch mehr Federn.
Aus der DE-PS 28 05 424 C2 ist ein Schaltgerät mit
Klappanker bekannt, bei dem lediglich eine einzige Feder
als Rückstellfeder vorgesehen ist. Dabei ist am Klappan
ker ein Zusatzkörper angeformt, der als Auflage für die
Rückstellfeder dient. Aufgrund der Anordnung der Rück
stellfeder, bezogen auf die Drehachse des Klappankers,
kann bei der bekannten Ausführung lediglich eine Rück
stellung erfolgen, wobei die Rückstellfeder eine lineare
Bewegung in ihrer eigenen Längsachse ausführt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der ein
gangs genannten Art zu schaffen, bei der der Kraftauf
wand und damit auch der Platzbedarf der Rückstellfeder
anordnung reduziert werden kann.
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 ge
drückt 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 hineinge
drückt wird, ist der Rückstellfeder zu verdanken.
Auf der dem Kern abgewandten Fläche des Klappankers ist
in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ein Füh
rungselement befestigt, an dem eine Öse angeformt ist,
an der die Verbindungsstange angelenkt ist. Die Befesti
gung der Verbindungsstange am Kontaktträger kann über
eine Traverse erfolgen, die schnappbar an dem
Kontaktträger befestigt ist.
Die Kraftübertragung von der Rückstellfeder auf den
Kontaktträger erfolgt über eine Übertragungsfläche am
Hebel. Diese Übertragungsfläche ist kreisbogenförmig
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 verän
dert 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 Möglich
keit, ein kleineres und damit preisgünstigeres Magnet
system zu verwenden.
Die Rückstellfeder ist vorzugsweise gemäß kennzeichnen
dem Teil des Anspruches 9 geführt, wodurch ein
Ausknicken der Rückstellfeder verhindert ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen
sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher
erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfin
dungsgemäßen elektromagnetischen Schaltge
rätes,
Fig. 2 eine Einzelheit aus dem Gerät gemäß Fig. 1,
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
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 hinein
gedrückt wird. Die Ecke 20 ist die Drehachse des Klapp
ankers 15.
Auf der oberen Fläche des Klappankers 15 ist ein
Führungselement 22 befestigt, das einen Fortsatz 23
besitzt, der über die Schneidekante 21 hinaus in
eine Nut 24 im Gehäuseunterteil 10 hineinragt 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 Ver
dickung 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) im 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 andererseits eine
keilförmige Nase 39, die
im wesentlichen genau gegenüber der Nase 27 am Führungsele
ment 22 angeordnet ist. Zwischen der Nase 39 und der Nase 27
ist eine Rückstellfeder 40 eingeschaltet, die von einem
Federführungselement 41 gehalten ist. Das Federführungs
element ist U-förmig gebogen und weist an den freien
Schenkelenden Auflageplättchen 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 Aus
knicken der Feder 40 bei der Betätigung verhindert. Dies
ist darauf 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.
Der Verbindungshebel 26 besitzt einen Durchbruch 50,
durch den die Traverse 36 hindurchgreift, so daß über
die Verbindungsstange 26 der
Klappanker mit dem Kontaktträger verbunden ist.
Das aus dem Klappanker 15, der Feder 40 und dem Knie
hebel 28 gebildete System besitzt eine Totpunktlage, die
durch die Verbindungslinie T-T des Drehpunktes des
Klappankers 15 und des Drehpunktes des Kniehebels 28
definiert wird. Die Hebelanordnung ist so ausgelegt, daß
sie ihre Totpunktlage T-T grundsätzlich nicht über
schreitet. 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 Klapp
anker 15 sowohl an Ort und Stelle gehalten als auch
zurückgestellt werden kann.
Die Fig. 3 zeigt die Anordnung gemäß Fig. 1 in angezo
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 Klapp
anker nicht klebt. Zusätzlich ist die Feder 40 zusammen
gedrückt, aufgrund der Anordnung der Nase 39 bezogen auf
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 verrin
gert. 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
die Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 37 winkelig
verschwenkt. Die Kraftkomponenten der Auflagerkraft des
Klappankers und derjenigen Komponente, die in Bewegungs
richtung des Kontaktträgers verläuft, haben sich ent
sprechend einer Sinusfunktion beim Verschwenken der
Feder 40 geändert. Dies ist anhand der Fig. 4 zu erläu
tern. Man erkennt eine graphische Darstellung der
erforderlichen bzw. notwendigen Kontaktkraft bzw. Rück
stellkraft 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 1, in dem lediglich die Rückstellfedern zusammenge
drückt werden, und zwar ausgehend von der Stellung
"Kontakte offen", die dem abgefallenen Zustand des
Magnetsystems entspricht. Nach einem gewissen Weg
schließen die Kontakte, so daß bei S s die Kurve A von dem
Bereich A 1 sprunghaft übergeht in den Bereich A 2, wobei
die Steigung A 2 eine Kurve darstellt, die der gekoppel
ten Federelastizität der Rückstellfeder und der Kontakt
kraftfedern entspricht. Die Kurve M A 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 Rück
stellfedern und den Kontaktkraftfedern herrühren, immer
überwinden zu können. Demgemäß liegt die Kurve M A immer
oberhalb der Kurve A.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung
der Rückstellfeder 40 verändert sich die Kurve A in die
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
leicht abfällt. Im Bereich S s liegt dann die Kurve B
deutlich unter dem Bereich A 1, und zwar um den Betrag E
genau im Punkt S s . Demgemäß verschiebt sich auch der
Bereich A 2 um den Betrag E nach unten, wobei allerdings
die Kurve B 2 nicht parallel zu dem Bereich A 2 und auch
nicht parallel zu der Kurve B im Bereich links von der
Stelle Kontaktschließen verläuft.
Die hierdurch erzeugte tatsächliche Magnetkraftbedarfs
kurve ist die die Kurve M B , die deutlich unterhalb der
Kurve M A liegt, woraus ersichtlich ist, daß das Magnet
system schwächer ausgebildet sein kann, als das handels
üblicher Anordnungen.
Die Auflagestelle des Hebels 28 an der Traverse 36 ist,
wie oben erwähnt, als kreisbogenförmige Fläche 35
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
verringert ist, wodurch der Kraftbedarf des Magnet
systems noch weiter verringert werden kann.
Claims (9)
1. Einrichtung zur Rückstellung des Kontaktträgers
eines elektromagnetischen Schaltgerätes, mit einem Ma
gnetsystem mit Klappanker, der mit dem Kontaktträger
über eine Verbindungsstange verbunden ist, und mit einer
Rückstellfederanordnung mit einer einzigen Feder, die
den Klappanker und damit den Kontaktträger in die Aus
gangslage zurückdrücken, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Feder (40) der Rückstellfederanordnung einer
seits 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 Klappanker (15), der Rückstellfeder (40)
und dem Hebel (28) bestehende Getriebezug dauernd außer
halb der eine Totpunktlinie bildende Verbindungslinie
(T-T), die die Drehachse des Klappankers und die Aufla
geachse des Hebels am Gehäuse verbindet, liegt, derge
stalt, daß, wie an sich bekannt, von der Rückstellfeder
(40) ständig eine Kraftkomponente, die den Klappanker
(15) in sein Drehlager drückt, und eine Kraftkomponente,
die in Schließrichtung des Kontaktträgers wirkt, erzeugt
wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Klappanker (15) eine Schneide (21)
aufweist, die in die durch das an einer Wand des Gehäu
ses (10) dicht anliegende Joch (13) und die Wand gebil
dete Ecke eingreift und so die Drehachse des Klappankers
bildet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß am Klappanker (15) ein die Drehachse über
ragender Fortsatz (23) angebracht ist, der in eine Nut
(24) am Gehäuse eingreift und so den Klappanker seitlich
führt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, 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 eine Verbindungsstange
(26) zum Kontaktträger (37) 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 Wälz
fläche (35) mit konvexer, annähernd kreisartiger Bogen
form angeformt ist, die gegen eine Druckfläche am Kon
taktträger angedrückt ist und bei Bewegung des Klappan
kers und damit auch des Hebels (28) sich an der Druck
fläche am Kontaktträger (37) abwälzt.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckfläche an der Traverse (36) ge
bildet ist.
9. Einrichtung nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (40) an
einem Federführungselement (41) geführt ist, das zwei
miteinander verbundene Auflageplättchen für die Rück
stellfeder aufweist, wobei auf der Außenfläche der Auf
lageplättchen 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.
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EP0338969B1 (de) | Schaltschrank mit einem Niederspannungs-Schaltgerät |
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Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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Owner name: ASEA BROWN BOVERI AG, 6800 MANNHEIM, DE |
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