DE3443556A1 - Elektrisches schaltgeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige elektrische Schaltgeräte, sei es der Luft- oder der Vakuumschalterbauart, je nachdem, ob die Schaltkontakte
in Luft oder in einer evakuierten Kapsel oder einer sogenannten Vakuumflasche arbeiten, finden weitgehend
zur Durchführung von Schaltvorgängen wie beispielsweise dem Ein- und Ausschalten von Motoren Anwendung.
Schaltgeräte der Vakuumbauart, beispielsweise nach der Westinghouse-Firmenschrift IL16-200-32 "Westinghouse Type
SJA Vakuum Contactor", veröffentlicht 1982, bieten gegenüber
Luftschaltern mit vergleichbaren Betriebsspannungen gewisse Vorteile, von denen einer die beträchtlich geringere
Baugröße ist, die sich aus der Tatsache ergibt, daß die Schaltkontakte eines Vakuumschalters im Vakuum arbeiten
und dadurch kleinere Kontaktabstände und kleinere Schaltkontaktwege notwendig sind, so daß der Betätigungsmechanismus
zur Bewegung der Schaltkontakte ebenfalls kleiner und kompakter gebaut werden kann. Diese Kompaktheit von Vakuumschaltern,
die sowohl von den Herstellern als auch von den
, 34 4
Anwendern als wesentlicher Vorteil angesehen wird, stellt aber auch insofern eine Herausforderung für die Konstrukteure
dar, als die eng zusammenliegende Anordnung der einzelnen Bauteile innerhalb des verfügbaren kleinen Raumes
dielektrische Störungen und Überschlagsprobleme hervorrufen kann, insbesondere wenn die einzelnen Bauteile
metallene Elemente aufweisen, die nahe zu und zwischen Stellen verschiedenen elektrischen Potentials hin bzw.
hineinragen. Ein derartiges Bauteil bei herkömmlichen Schaltgeräten der Vakuumbauart, beispielsweise nach der
oben erwähnten Westinghouse-Schrift, kann eine metallene Welle sein, die zur Lagerung einer Kuppelstangenbaugruppe
dient, d.h. derjenigen beweglichen Konstruktion, welche die Bewegung des Kontaktbetätigungsorgans, beispielsweise
eines Elektromagneten und von Rückholfedern, in entsprechende Bewegungen der einzelnen Schaltkontakte umsetzt und allen
Poleinheiten des Schaltgeräts gemeinsam zugeordnet ist, also quer durch das gesamte mehrpolige Schaltgerät hindurchverläuft,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schaltgerät der in Rede stehenden Gattung die eben
erläuterten Probleme zu bewältigen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung
gelöst.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit einem einteiligen Bauteil, das aus Isolierwerkstoff hergestellt ist und
kreuzförmige Zapfenteile mit darauf angeordneten ringförmigen Lagerelementen aufweist, ergibt eine kräftige
Kipplagerung für die bewegliche Konstruktion ohne Verwendung einer metallenen Welle oder dergleichen. Das
genannte einstückige Bauteil mit seinen kreuzförmigen Zapfenteilen eignet sich gut zum Spritzgießen, und die
kreuzförmigen Zapfenteile lassen sich leicht mit ver-
344
hältnismäßig engen Toleranzen herstellen, so daß verhältnismäßig einfach ein ziemlich genauer Sitz in
den ringförmigen Lagerlernenten erreicht werden kann.
Vorzugsweise werden die im Bereich der jeweils benachharten Kreuzarme zwischen den Kreuzarmen jedes kreuzförmigen
Zapfenteils und dem darauf sitzenden ringförmigen Lagerelement gebildeten Zwischenräume mit einem
Gießharz, beispielsweise Epoxyharz ausgefüllt, um so jeden Zapfenteil auszurunden und dadurch seine Festigkeit
zu verbessern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
die nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird, sind die ringförmigen, auf den Zapfenteilen des genannten
einstückigen Bauteils sitzenden Lagerelemente die inneren Lagerlaufringe von Kugel- oder Rollenlagern, die in etwa
U-fÖrmigen, in isolierenden Teilen des Schaltgeräterahmens gebildeten Aussparungen angeordnet sind und mittels elastischer
Elemente in diesen Aussparungen gehalten v/erden, die jeweils so am Rahmen befestigt sind, daß sie das offene
Ende der betreffenden U-förmigen Aussparung überbrücken und am Außenumfang des in der Aussparung sitzenden Lagers
anliegen. Diese Anordnung erleichtert sowohl den Einbau der beweglichen Konstruktion in den Schaltgeräterahmen und
ermöglicht auch eine gegenseitige Selbstausrichtung der beiden Lagerbaugruppen der beweglichen Konstruktion mit
Bezug zueinander.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt
Fig. 1 eine Grundansicht eines drei
poligen erfindungsgemäßen Schaltgeräts der Vakuum-Bauart für
Wechselstrom,
■ _/_ 3442G5S
Fig. 2 eine aufgeschnittene Seitenansicht
des Schaltgeräts, wobei der Klarheit halber einige Teile abgebrochen
dargestellt sind, 5
Fig. 3 eine Rückansicht des Schaltgeräts,
Fig. 4 eine Ansicht der beweglichen
Konstruktion des Schaltgeräts, und 10
Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht der
beweglichen Konstruktion.
Wie insbesondere aus den Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen hervorgeht, weist das dargestelle dreipolige Wechselstrom-Vakuurn-Schaltgerät
10 eine vorzugsweise aus Metall bestehende Montageplatte 12 auf, an welcher, beispielsweise mittels
Schrauben 16, ein aus geeignetem Isolierwerkstoff wie beispielsweise Kunststoff bestehender Rahmen 14 montiert
ist. Eine gegenseitige Verschiebung zwischen der Montageplatte 12 und dem Rahmen 14 wird außerdem durch Paßzapfen
verhindert, die am Rahmen 14 gebildet sind und in entsprechende öffnungen 20 der Montageplatte 12 eingreifen.
Für jede der drei Phasen der von dem Schaltgerät 10 gesteuerten elektrischen Anlage ist ein Vakuumschalter 22
vorgesehen, so daß also insgesamt drei solche Vakuumschalter vorhanden sind. Jeder Schalter 22 weist zwei Anschlüsse 26
und 23 auf, wobei der letztere Anschluß 28 über einen flexiblen elektrischen Leiter 32 mit einem beweglichen
Kontaktschaft 30 elektrisch verbunden ist. Auf dem beweglichen Kontaktschaft 30 sind ein federbelastetes Flanschteil
34 und eine aufgeschraubte Mitnehmermutter 36 angeordnet, zwischen welche ein Teil 40 einer elektrisch isolierenden
Kuppelstange 38 hineinragt. An dem KuppeIstangenteil
40 ist beispielsweise mittels einer Schraube 43 (Fig. 5)
^ 3442356
eine Nockenplatte 42 befestigt, die kippfähig an der genannten Mitnehmermutter 36 anliegt. Die Kuppelstange 38
weist einen davon wegragenden Armteil 44 sowie zwei von der Kuppelstange wegragende Kuppelzapfen 46 auf, und
auf den beiden Enden der Kuppelstange 38 sind zwei Lager angeordnet, die in U-förmigen, in den isolierenden Rahmen
gebildeten Aussparungen 49 eingesetzt sind. An dem Armteil 44 ist ein Magnetanker 52 montiert, dem ein an der
Montageplatte 12 angeordneter Elektromagnet 52 zugeordnetist. Mit der Montageplatte 12 ist außerdem das eine Ende
einer Feder 56 verbunden, deren anderes Ende an einer Verbindungsschiene 58 eingehängt ist, die lose, d.h. lösbar
mit den Zapfen 46 gekuppelt ist. Bei entregtem Elektromagneten 54 hält die Feder 56 die Verbindungsstange 58 in
einer Position an den oberen Enden 60 von in der Montageplatte 12 gebildeten öffnungen 84, so daß also die Kuppelstange
38 in ihrer in Fig. 2 dargestellten, im Uhrzeigersinn gedrehten Stellung gehalten wird, in welcher die
beweglichen, an den Kontaktschäften 30 angeordneten Schaltkontakte der Vakuumschalter 22 sich in ihrer unteren
Stellung, d.h. in der Kontaktöffnungsstellung, befinden. Bei Erregung des Elektromagneten 54 wird der Anker 52
angezogen, wodurch die Kuppelstange 38 entgegen der Wirkung der Feder 56 im Gegenuhrzeigersinn in ihren Lagern 48
gedreht wird, so daß die mit den federbelasteten Flanschen der zugeordneten Kontaktschäfte 30 zusammenwirkenden
Teile 40 der Kuppelstange die Kontaktschäfte in ihre Arbeitsstellung, d.h. in die Kontaktschließstellung,
anheben. Wie oben erwähnt, ist die Kuppelstange 38 mittels der in den entsprechenden, U-förmigen Aussparungen 48 des
isolierenden Rahmens 14 eingesetzten Lager 48 drehbar in diesem Rahmen 14 gelagert. Jedes Lager 48 wird in der
betreffenden Aussparung 49 mittels eines flexiblen Bauteils 53 gehalten, das mit seinen beiden Enden mit Hilfe
von Schrauben 55 beiderseits der betreffenden Aussparung am Rahmen 14 befestigt ist und das offene Ende der
betreffenden Aussparung 49 überbrückt, so daß das Lager in seiner Einbaustelle gehalten wird. Die Anordnung ist
dabei so getroffen, daß eine Selbstausrichtewirkung der beiden Lager 48 im Rahmen 14 eintritt.
Wie sich weiter aus den Fig. 2 und 3 ergibt, ist die Feder 56 über eine Federeinstelleinrichtung mit der
Montageplatte 12 verbunden. Die Montageplatte weist zwei seitliche Schenkel 62 und einen dazwischen verlaufenden
Mittelteil 61 auf, an welch letzterem beispielsweise mittels Schrauben 68 (Fig. 2) der Elektromagnet 54
befestigt ist und an welchem außerdem mittels Schrauben eine Federhaltevorrichtung mit einem Haltewinkel 64
befestigt ist. An den Haltewinkel 64 sind zwei schwach einwärts schräg verlaufende Einstellschrauben 72 gehaltert,
die einen Haltebügel 73 tragen, in welchen beiden Schrauben 72 eingedreht sind und der zum Einhängen eines
Hakenteils 74 der Feder 56 dient. An ihrem anderen Ende weist die Feder 56 einen Hakenteil 76 auf, der in eine
Öffnung 78 der Verbindungsschiene 58 eingehängt ist. In der Verbindungsschiene 58 sind zwei symmetrisch angeordnete
rechteckige Ausschnitte 80 gebildet, in welche die mit Eingriffsnuten versehenen Enden der beiden Kuppelzapfen
der Kuppelstange 38 eingreifen. Die Zapfen 46 werden durch die Wirkung der Feder 56 in Eingriff mit den Ausschnitten
der Verbindungsschiene 58 gehalten, da die Feder die Verbindungsschiene 58 gegen die Zapfen 46 zieht, welch
letztere durch im Mittelteil 61 der Montageplatte 12 gebildete Langlöcher 82 hindurchragen. Der Bewegungsweg
der Verbindungsschiene 58 unter der Wirkung der Feder 56 wird durch die Langlöcher 84 begrenzt, die in den beiden
gegenüberliegenden seitlichen Schenkelteilen 62A der Montageplatte 12 gebildet sind.
Wenn der Elektromagnet 54 entregt ist, hält die Feder 56, die über die Verbindungsschiene 58 und die
Kuppelzapfen 46 auf die Kuppelstange 38 wirkt, diese Kuppelstange 38 und die beweglichen Kontaktschäfte 30
der Vakuumschalter 22 in der in Fig. 2 dargestellen Stellung, also in der Kontaktöffnungsstellung der Vakuumschalter
22. Wenn der Elektromagnet 54 über elektrische Anschlüsse 86 stromdurchflossen ist, wird der Anker 52
magnetisch angezogen und bewirkt dadurch eine Drehung der Kuppelstange 38 im Gegenuhrzeigersinn entgegen der
Wirkung der Feder 56, wodurch die beweglichen Kontaktschäfte 30 der Vakuumschalter 22 angehoben werden, so
daß die Schaltkontakte geschlossen werden.
Wenn innere Bauteile des Schaltgeräts, beispielsweise die Erregerspule des Elektromagneten 54, gewartet
oder ersetzt werden sollen und es daher notwendig ist, den Rahmen 14 von der Montageplatte 12 zu lösen, kann
dies ohne Beeinträchtigung der Einstellung der Feder erfolgen. Hierzu brauchen lediglich die Schrauben 16
(Fig. 2) gelöst und der Rahmen 14 weit genug von der Montageplatte 12 weggezogen zu werden, um die Zapfen 18 aus den
Öffnungen 20 herauszuziehen. Die federbelastete Verbindungsschiene 58 legt sich dann an die durch die Enden 60 der
Langlächer 84 gebildeten Anschläge an. Dadurch entfällt der Federzug auf die Kuppelzapfen 46, die dadurch beim
Wegnehmen des Rahmens 14 von der Montageplatte 12 leicht von der Verbindungsschiene 58 ausgehängt v/erden können.
Die Federanordnung mit der Verbindungsschiene 58 und der Feder 56 verbleibt unbeeinträchtigt und in einem Zustand,
der ohne Notwendigkeit einer Neueinstellung oder Nachstellung der Feder 56 das Wiederansetzen des Schaltmechanismus
verlauft.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, weist die bewegliche Konstruktion die Kuppelstange 38, den durch Magnetplatten
gebildeten Anker 52, der beispielsweise mittels Nieten am Armteil 74 der Kuppelstange befestigt ist, und die
344:353
-Vl-
Mitnehmerplatten 42 auf, welche gelenkig mit den Mitnehmerrouttern
36 der Kontaktschäfte 30 der einzelnen Vakuumumschalter 22 zusammenwirken und mittels Schrauben 43
an den betreffenden Kuppelstangenteilen 40 befestigt sind. Bei der Kuppelstange 38 handelt es sich um ein einstückiges
Bauteil, das aus geeignetem Isolierwerkstoff hergestellt ist, beispielsweise Kunststoff, und das an
seinen beiden Enden zwei im wesentlichen kreuzförmige Zapfenteile 90 aufweist.
Nunmehr wird insbesondere auf Fig. 2 Bezug genominen, die eines der beiden Lager der Kuppelstange darstellt.
Daraus ist ersichtlich, daß der kreuzförmige Zapfenteil innerhalb des drehbaren, ringförmigen inneren Lagerlements
bzw. Lagerlaufrings eines Kugel- oder Rollenlagers angeordnet und fest darin eingesetzt ist, so daß die äußeren Enden
der Kreuzarme 93 und 94 (siehe auch Fig. 5) des kreuzförmigen Zapfenteils mit ihren Außenkantenflächen 91 und
in festem reibschlüssigem Eingriff mit der Innenumfangsflache
des inneren Lagerlaufrings stehen, so daß
die Kuppelstange und die auf dem kreuzförmigen Zapfenteilen . sitzenden inneren Lagerlaufringe gemeinsam drehbar sind.
Vorzugsweise sind die Zwischenräume 104 zwischen dem inneren Lagerlaufring und den Kreuzarmen 93 und 94 in den
Ecken zwischen benachbarten Kreuzarmteilen mit einem ausgehärteten Gießharz ausgefüllt, beispielsweise mit
Epoxyharz, um die kreuzförmigen Zapfenteile 90 auszurunden und dadurch zur Festigkeit der Lagerung beizutragen.
30
Durch die obige Anordnung nach der Erfindung erhält man eine stabile und dauerhafter Lagerbefestigung für die
bewegliche Konstruktion ohne Verwendung einer metallenen Welle oder anderer Metallteile, die elektrische Überschlagsproblexne
nach sich ziehen können. Außerdem eignet sich die Kuppelstange 38 mit den kreuzförmigen Zapfenteilen 90
3442556
zur Herstellung im Gieß- oder Preßverfahren, beispielsweise durch Spritzgießen, wie aus Fig. 5 leicht ersichtlich ist,
wobei die sprichpunktierte Linie 102 mit der Abstufung 104 die Trennebene der beiden Formhälften einer geeigneten
Spritzgießform andeutet, und wobei die Pfeile A und B die Bewegungsrichtungen der beiden Formhälften zum öffnen
und Schließen der Form angeben. Die Kreuzarme 93 und 94 jedes der beiden kreuzförmigen Zapfenteile verlaufen in
bzw. senkrecht zur Ebene 102 und zur Drehachse der beweglichen Konstruktion. Die mit der übrigen Kuppelstange.
38 einteilig hergestellten kreuzförmigen Zapfenteile 90 behindern also das Öffnen der beiden Formhälften
nach dem Herstellungsvorgang nicht.
- L e e r s e i t e
Claims (4)
1. Elektrisches Schaltgerät mit einem Rahmen, weiter mit
zwischen einer öffnungsstellung und einer Schließstellung
beweglichen Schaltkontakten, und mit einem Betätigungsmechanismus mit einer drehbaren beweglichen Konstruktion,
die mit den beweglichen Schaltkontakten gekuppelt ist und mittels zweier Lager drehbar im Rahmen gelagert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die bewegliche Konstruktion (Fig. 5) ein aus elektrisch isolierendem Werkstoff hergestelltes einstückiges
Bauteil (38) aufweist, an dessen beiden Enden zwei etwa kreuzförmige Zapfenteile (90) gebildet sind, und daß
jedes der beiden Lager (48) ein ringförmiges Lagerelement aufweist, das drehbar in dem Rahmen (14) gelagert ist und in
welches das am betreffenden Bauteilende befindliche kreuzförmigen Zapfenteil (90) des einstückigen Bauteils (38) fest
15 eingesetzt ist.
2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Bauteil (38) ein formgepreßtes
oder spritzgegossenes Bauteil ist, an welchem die beiden kreuzförmigen Zapfenteile (90) einstückig
angeformt sind.
3. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden kreuzförmigen
Zapfenteile (90) mit den äußeren Enden (91, 92) seiner beiden Kreuzarme (93, 94) mit der Innenumfangsfläche des
ringförmigen Lagerteils in Anlage steht und die Eck-
3443558
— "Χ —
Zwischenräume zwischen benachbarten Kreuzarmen und der
Innenumfangsflache des Lagerelements mit einem ausgehärteten
Kunstharz ausgefüllt sind.
4. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lager (48)
jeweils in eine U-förmige Aussparung des Rahmens (14) eingesetzt sind und das ringförmige drehbare Lagerelement
der innere Lagerlaufring des betreffenden Lagers ist, und daß jedem Lager (48) ein dieses in der betreffenden Aussparung
haltendes federelastisches Bauteil (53) zugeordnet ist, das am Rahmen (14) befestigt ist und das offene Ende
der betreffenden U-förmigen Aussparung überbrückt und am Außenumfang des betreffenden Lagers anliegt.
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Legal Events
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