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Magnetisch betätigte Schaltanordnung,
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insbesondere Luftschütz Di e Erfindung betrifft eine magnetisch betätigte
Schaltanordnung, insbesondere ein Luftschütz, mit einer eine negative Rückkraftkennlinie
aufweisenden Rückstellfederanordnung für den mit der Schalttraverse verbundenen
Anker des Schaltmagneten.
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Eine magnetisch betätigte Schaltanordnung, insbesondere ein Luftschütz,
soll stets stufenlos von der Grundstellung in die Betriebsstellung durchziehen und
in gleicher Weise stufenlos abschalten. Während eines Schaltvorgangs bei Unterspannung
können durch die bei der Kontaktberührung auftretenden Kontaktkräfte, die der Magnetkraft
entgegengerichtet sind, labile Zustände eintreten, die leicht zu Schäden an den
Kontakten führen können.
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Derartige Zustände können vermieden werden, wenn die Rückstellkräfte
für den Schaltmagneten beim Schaltvorgang abnehmen, wenn also die Rückkraftkennlinie
negativ verläuft.
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In der DE-AS 20 19 704 ist in Fig. t eine zweiarmige mit Federn belastete
Kniehebelanordnung gezeigt, über welche sich eine negative Rückkraftkennlinie erzeugen
läßt. Eine derartige Hebelanordnung ist jedoch in ihrem Aufbau so komplex, daß Fertigung
und Montage aufwendig, insbesondere kaum automatisierbar sind und auch die Wartung
erschwert wird.
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Darüber hinaus benötigt die dortige Anordnung relativ viel Platz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltanordnung
zu schaffen, die einfach zu fertigen und zu montieren ist und die außerdem platzsparend
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückstellfederanordnung
aus zwei nach Art eines zweiarmigen Kniegelenkhebels angeordneten Druckfedern besteht,
die sich mit ihren kniegelenkseitigen Enden an der Schalttraverse und mit ihren
außenliegenden Enden an gehäusefesten Lagern abstützen. Die Rückstellfederanordnung
besteht damit nur noch aus zwei Bauteilen, die in einfacher Weise zu fertigen und
zu montieren sind. In der Grundstellung üben die schräggestellten, nach Art eines
zweiarmigen Kniegelenkhebels
angeordneten Druckfedern eine Rückstellkraft
auf die Schalt.-traverse aus, die den Anker in Abstand zu dem feststehenden Magnetkern
hält. Bei Annäherung des Ankers an de feststehenden Magnetkern stellen sich die
beiden Federachsen zun-ehmend steiler zur Schalttraverse und erreichen schließlich
eine nahezu senkrechte Lage, so daß die Rückstellkräfte in Richtung der Verschiebungsachse
immer weiter abnehmen.
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Trotz der erheblichen baulichen Vereinfachung der Anordnung wird damit
die Funktion in optimaler Weise erfüllt, wobei über die Schrägstellung der Federachse,
die Federsteifigkeit sowie das Verhältnis von Schaltweg zu Federlänge beliebige
Kennlinien vorgegeben werden können.
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Schließlich ist der Aufbau der Rückstellfederanordnung aus zwei Bauelementen
platzsparend. Bei der Anordnung der beiden Druckfedern nach Art eines zweiarmigen
Kniegelenkhebels kann in der Grundstellung der Schaltanordnung der freie Raum zwischen
den beiden schräggestellten Druckfedern teilweise für die Anordnung des Schaltmagneten
genutzt werden, so daß sich die Baugröße der Gesamtanordnung deutlich verringert.
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Der Erfindung zufolge können die beiden Enden der Druckfeder als gerade,
quer zur Federachse liegende, die Federachse schneidende Stege ausgebildet sein,
welche in als Schneidenlager ausgebildete Rastausnehmungen an der Schalttraverse
und
an der Gehäusewand gelagert sind. Die als gerade Stege ausgebildeten Enden der Druckfedern
können sich bei einem Schaltvorgang in den als Schneidenlager ausgebildeten Rastausnehmungen
drehen, so daß keine unkontrollierbaren Einspannkräfte entstehen können. Weiterhin
verhindern die geraden Stege ein Verdrehen der Druckfedern, so daß insgesamt ein
sicherer Sitz der Druckfedern gewährleistet ist. Dennoch genügt bei der Montage
ein einfaches Einrasten der Druckfedern in die Rastausnehmungen, ohne daß zusätzliche
Befestigungsarbeiten notwendig wären. Ebenso einfach ist auch die Demontage der
beiden Druckfedern, was vor allem Wartungsarbeiten erheblich erleichtert.
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In Ausgestaltung der Erfindung können die. Federn zwischen den beiden
Stegen als flache Mäanderfedern ausgeführt sein.
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Mäanderfedern sind besonders platzsparend, so daß die Gesamtanordnung
noch kompakter wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung können die Federn einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisen. Die mänderförmigen Druckfedern können damit aus einem einfachen
Federdraht hergestellt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Federn
einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Diese Ausführungsform ermöglicht ein Ausstanzen
der mäwnderförmigen Druckfedern, was insbesondere bei einer Fertigung aus Kunststoff
günstig ist.
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Der Erfindung zufolge können die Federn zwischen den beiden Stegen
als Schraubenfedern ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform können die beiden
Druckfedern bei der Fertigung in üblicher Weise gewickelt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine magnetisch betätigte Schaltanordnung,
Fig. 2 eine als Mäanderfeder ausgeführte Druckfeder mit kreisförmigem Querschnitt
gemäß einer Blickrichtung II in Fig. 1, Fig. 3 eine mäanderförmige Druckfeder mit
rechteckigem Querschnitt und Fig. 4 eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder.
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Fig. 1 zeigt eine magnetisch betätigte Schaltanordnung 1, die von
einem Gehäuse 2 umschlossen ist, In dem Gehäuse 2 ist eine Schalttraverse 3 längsverschieblich
gelagert, die den Anker 4 eines Schaltmagneten trägt. Der Anker 4 wird beim Anlegen
einer Wechselspannung an die Spule 5 durch den feststehenden Magnetkern 6 in Pfeilrichtung
7 angezogen. Wenn sich bei einem Schaltvorgang die Schalttraverse 3 aus der gezeigten
Grundstellung bewegt, nimmt sie die Schaltbrücke 8 mit, die nach einer kurzen Wegstrecke
an den Festkontakten 9, 10 æur Anlage kommt und damit die Anschlüsse 11, 12 elektrisch
miteinander verbindet. Die Schaltbrücke 8 ist an einem längsverschieblich in der
Schalttraverse 3 gelagerten Stift 13 befestigt, welcher an seinem unteren Ende ein
Widerlager 14 für eine Kontaktdruckfeder 15 trägt. Nach der Anlage der Schaltbrücke
8 an den Festkontakten 9, 10 kann sich daher die Schalttraverse 3 mit dem Anker
4 unter Kompression der Kontaktdruckfeder 15 weiter in Richtung auf den feststehenden
Magnetkern 6 bewegen, bis der Anker 4 den feststehenden Magnetkern 6 berührt.
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Beim Abschalten der an der Spule 5 liegenden Wechselspannung wird
die Schalttraverse 3 über die Kontaktdruckfeder 15 und vor allem über Druckfedern
16 in die in Fig. 1 gezeigte Grundstellung zurückgedrückt. Die Druckfedern 16 sind
in
Rastausnehmungen 17, 18 an der Schalttraverse 3 und an der Gehäusewand
19 gelagert, wobei die Rastausnehmungen 17, 18 als Schneidenlager 20, 21 ausgebildet
sind. In der gezeigten Grundstellung üben die Druckfedern 16 die größten Kräfte
in Richtung der Verschiebungsachse 22 der Schalttraverse 3 aus.
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Bei einer Bewegung der Schalttraverse 3 in Pfeilrichtung 7 werden
die Druckfedern 16 um die Schneidenlager 20 an der Gehäusewand 19 geschwenkt, so
daß sie in eine immer steilere Stellung zur Verschiebungsachse 22 kommen. Trotz
der gleichzeitigen Kompression der Druckfedern 16 werden deshalb die Federkraftkomponenten
in Richtung der Verschiebungsachse 22 insgesamt geringer, d. h. die Rückkraftkennlinie
wird negativ.
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Der Aufbau der Schaltanordnung 1 ist besonders kompakt, weil der Schaltmagnet
4 zwischen den schrägstehenden Druckfedern 16 angeordnet werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine Druckfeder 16, die in ihrem mittleren Bereich als
flacher Mäander 23 ausgebildet ist und einen kreisförmigen Querschnitt 24 aufweist.
Die beiden Enden 25, 26 der Feder 16-sind als gerade, quer zur Federachse 27 liegende,
die Federachse 27 schneidende Stege 28, 29 ausgebildet. Diese Stege 28, 29 gewährleisten
die sichere Halterung der Feder 16 in den Schneidenlagern 20, 21. Eine Rückstellfeder
16 kann aus einfachem Federdraht hergestellt werden.
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Fig. 3 zeigt eine Feder 30, welche in ihrem mittleren Bereich als
flacher Mäander 31 ausgebildet ist, der einen rechteckigen Querschnitt 32 aufweist.
Auch in diesem Fall sind die Enden 33, 34 als gerade, quer zur Federachse 35 liegende
Stege 36, 37 ausgebildet. Die Feder 30 kann in einfacher Weise als Stanzteil, z.
B. aus Kunststoff, hergestellt werden.
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Fig. 4 zeigt eine Feder 38, die in ihrem mittleren Bereich als Schraubenfeder
39 ausgebildet ist, die in üblicher Weise durch Aufwickeln hergestellt werden kann.
Die Schraubenfeder 39 geht an den Enden 40, 41 - wie schon die vorhegehenden Ausführungsbeispiele
- in gerade Stege 42, 43 über, die senkrecht zur Federachse 44 stehen.