DE4128990A1 - Mehrpoliger schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Schalter für mit Gegenstrom zu bremsende Elektromotoren, mit mindestens einem Öffnerschaltkontakt und mindestens einem Schließschaltkontakt und mit einem die Schaltbewegung ausführenden Schaltschieber, der in einem Schaltergehäuse verschiebbar ist.

Derartige Schalter werden in vielen Ausführungsformen zum Schalten von Elektromotoren verwendet. Üblicherweise sind in dem Schalter drei Schließschaltkontakte vorgesehen, mit denen die drei Wicklungen eines drehphasigen Elektromotors beim Einschaltvorgang mit dem Drehstromnetz verbunden werden. Ein Öffnerschaltkontakt ist im eingeschalteten Zustand des Schalters geöffnet und wird beim Ausschalten geschlossen, um eine Gegenstrombremsung durchzuführen.

Beim Ausschaltvorgang muß zwischen dem Öffnen der Schließschaltkontakte und dem Schließen des Öffnerschaltkontaktes eine vorgegebene Zeitspanne liegen. Wird der Schalter zu schnell betätigt, so fließt über die beim Ausschaltvorgang an den Schließschaltkontakten auftretenden Sichtbogen noch ein Strom, wenn der Öffnerschaltkontakt bereits geschlossen wird. Dies kann zu einer Beschädigung oder sogar Zerstörung elektronischer Steuerbauteile der elektronischen Bremseinrichtung führen.

Außerdem tritt an den Schaltkontakten ein erhöhter Abbrand auf, der zu einem rascheren Kontaktverschleiß führt. Umgekehrt ist es beim Einschaltvorgang möglich, daß in der Zeit, in der der Bremsstrom über den geschlossenen Öffnerschaltkontakt fließt, der entstehende Lichtbogen noch ansteht, wenn die Schließschaltkontakte bereits geschlossen haben. Auch dies kann zu einer Beschädigung der elektronischen Bremse führen.

Es ist bekannt, die zwischen dem Öffnen der Schließschaltkontakte und dem Schließen des Öffnerschaltkontaktes beim Abschaltvorgang erforderliche Zeitspanne dadurch zu erreichen, daß der Öffnerschaltkontakt nicht mechanisch mit den Schließschaltkontakten verbunden, sondern elektrisch mit diesen verknüpft ist. Der hierfür erforderliche Schaltungsaufwand ist aber verhältnismäßig hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schalter der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß mit geringem Bauaufwand und nur geringfügig erhöhtem Platzbedarf das Einhalten der erforderlichen Schaltverzögerung zwischen dem Öffnen der Schaltkontakte und dem Schließen des Öffnerschaltkontaktes beim Abschalten des Motors gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltschieber mit einer mechanischen Bewegungsdämpfungs­ einrichtung verbunden ist, die einen in einer mit Flüssigkeit gefüllten, abgedichteten Dämpferkammer beweglich gelagerten Dämpferkörper aufweist, der mit dem Schaltschieber in mechanischer Antriebsverbindung steht.

Abhängig von der Geschwindigkeit der Schaltbewegung setzt der sich in der Dämpferkammer bewegende Dämpferkörper der Schaltbewegung einen Widerstand entgegen, der umso größer ist, je schneller die Schaltbewegung erfolgt.

Dadurch wird die mögliche Geschwindigkeit der Schaltbewegung so begrenzt, daß die gewünschte Schaltverzögerung gewährleistet ist.

Die Dämpfung der Schaltbewegung durch die Flüssigkeitsreibung des in der Dämpferkammer bewegten Dämpferkörpers läßt sich durch geeignete Wahl der mechanischen Antriebsverbindung so gestalten, daß die Dämpfungswirkung zum Ende des Ausschalthubes abfällt. Dadurch wird erreicht, daß die sich entspannende Rückdruckfeder des Schaltschiebers zu jeder Zeit eine größere Kraft aufweist als das Dämpfungselement dem Schaltvorgang entgegensetzt, so daß eine sichere Ausschaltung der Öffnerschaltkontakte und eine Einschaltung des Schließschaltkontaktes gewährleistet wird.

Durch geeignete Ausbildung des Dämpfungselementes kann beim Ausschaltvorgang die optimale Geschwindigkeit erreicht werden, die den geringsten Abbrand an den Kontakten hervorruft. Außerdem wird durch die gedämpfte Bewegung das Prellen der Kontakte weitgehend verhindert.

Diese Dämpfungscharakteristik läßt sich erfindungsgemäß besonders vorteilhaft und mit geringem Bauaufwand dadurch erreichen, daß der Dämpferkörper mindestens ein schwenkbar in der Dämpferkammer gelagertes Segment aufweist, an dem exzentrisch zum Schwenkmittelpunkt ein längsverschiebliches Schubglied angreift, das aus der Dämpferkammer abgedichtet herausgeführt und mit dem Schaltschieber verbunden ist.

Durch die exzentrische Verbindung zwischen dem längsbeweglichen Schubglied und dem schwenkbaren Dämpferkörper läßt sich ein über den Bewegungshub veränderliches Übersetzungsverhältnis erreichen, das zum Ende des Ausschalthubes ansteigt.

Vorzugsweise hat der Dämpferkörper zwei mit Abstand zueinander angeordnete segmentförmige Wangen, zwischen denen ein abgeplatteter Schubkopf des Schubgliedes angeordnet ist.

Dadurch wird erreicht, daß die bewegungsabhängige, die Dämpfung bewirkende Flüssigkeitsreibung entlang einer möglichst großen Fläche des Dämpferkörpers erfolgt. Diese Wirkung wird noch besonders dadurch gesteigert, daß gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Wände der Dämpferkammer in geringem Abstand zur Außenkontur des Dämpferkörpers verlaufen und daß der Schubkopf in geringem Abstand zu den beiden Wangen des Dämpferkörpers angeordnet ist. Dadurch bestehen zwischen den relativ zueinander bewegten Flächen nur schmale flüssigkeitsgefüllte Spalte, durch die die vom Verdrängerkörper verdrängte Flüssigkeit strömen muß. Die Dämpfungswirkung wird somit sowohl durch die Flüssigkeitsreibung der durch die schmalen Spalten strömenden Flüssigkeit als auch durch die durch Schubspannungen im Wandbereich der Flüssigkeit verursachte Reibung zwischen dem Dämpferkörper und der Flüssigkeit bewirkt. Damit läßt sich bei geringen Außenabmessungen der Bewegungsdämpfungseinrichtung eine hohe Dämpfungswirkung erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil eines mehrpoligen Schalters mit einer Bewegungsdämpfungseinrichtung im Längsschnitt im eingeschalteten Zustand,

Fig. 2 den Schalter in einer Darstellung entsprechend der Fig. 1 im ausgeschalteten Zustand und

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie III- III in Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte mehrpolige Schalter dient zum Schalten eines Elektromotors, beispielsweise eines Drehstrommotors, der eine Einrichtung zur Gegenstrombremsung aufweist. In einem Schaltergehäuse 1 ist ein Schaltschieber 2 längsbeweglich aufgenommen, der durch eine Rückdruckfeder 17 in seine in Fig. 1 gezeigte Stellung gedrückt wird. Ein aus dem Schaltergehäuse 1 herausragender, mit dem Schaltschieber 2 verbundener Betätigungszapfen 3 steht mit einer (nicht dargestellten) Schalterbetätigungseinrichtung in mechanischer Verbindung.

Der Schaltschieber 2 schaltet drei Schließschaltkontakte und einen Öffnerschaltkontakt, die in der Zeichnung nicht in Einzelheiten dargestellt sind. Beim Ausschalten des Elektromotors müssen zunächst alle drei Schließschaltkontakte geöffnet werden, bevor nach einer vorgegebenen Zeitspanne (Schaltverzögerung) der Öffnerschaltkontakt geschlossen wird, um eine Gegenstrombremsung einzuleiten.

An der Außenseite des Schaltergehäuses 1 (jeweils oben in den Fig. 1-3) ist eine Bewegungsdämpfungseinrichtung 4 angeordnet. Diese weist eine angenähert halbkreisförmige, geschlossene, mit einer Flüssigkeit gefüllte Dämpferkammer 5 auf, in der ein Dämpferkörper 6 schwenkbar gelagert ist. Wie man insbesondere aus Fig. 3 erkennt, weist der Dämpferkörper 6 zwei mit Abstand zueinander angeordnete segmentförmige Wangen 6a und 6b auf, die durch einen Zapfen 7 miteinander verbunden sind. Der Zapfen 7 ist exzentrisch zu der Schwenkachse 8 des Dämpferkörpers 6 angeordnet, die durch zwei sich seitlich nach außen erstreckende Lagerzapfen 9 bestimmt wird, die in den benachbarten Wänden 10 der Dämpferkammer 5 gelagert sind.

Ein parallel zum Schaltschieber 2 längsbewegliches Schubglied 11 weist einen abgeplatteten Schubkopf 12 auf, der zwischen den beiden Wangen 6a und 6b des Dämpferkörpers 6 in geringem Abstand zu diesen angeordnet ist. Auch die Wände der Dämpferkammer 5, insbesondere die Seitenwände 10, befinden sich in geringem Abstand zur Außenkontur des Dämpferkörpers 6.

Das Schubglied 11 weist eine parallel zum Schaltschieber 2 längsverschiebbare Schubstange 11a auf, die abgedichtet aus der flüssigkeitsgefüllten Dämpferkammer 5 herausgeführt ist. Zu diesem Zweck ist die Schubstange 11a mit einer flexiblen Dichtungsmembran 13 verbunden, die an ihrem äußeren Rand 13a im Gehäuse 14 der Dämpfungseinrichtung 4 dichtend eingespannt ist.

Ein mit dem Schaltschieber 2 verbundener Arm 2a ragt nach oben aus dem Schaltergehäuse 1 heraus und steht mit dem freien Ende der Schubstange 11a in Eingriff.

Der Schubkopf 12 des Schubgliedes 11 greift exzentrisch zur Schwenkachse 8 am Dämpferkörper 6 an. Zu diesem Zweck ist der Zapfen 7 in einem Querschlitz 15 des Schubkopfes 12 aufgenommen. Der Querschlitz 15 erstreckt sich senkrecht und somit quer zur Verschiebungsrichtung des Schubkopfes 12. An seinem der Schwenkachse 8 zugekehrten Ende weist der Querschlitz 15 eine Erweiterung 15a in Verschiebungsrichtung des Schubgliedes 11, nämlich zur Schubstange 11a auf, um Fertigungstoleranzen auszugleichen.

In Fig. 1 ist der Schalter in seiner eingeschalteten Stellung gezeigt. Beim Ausschaltvorgang werden der Schaltschieber 2 und das Schubelement 11 in der durch den Pfeil 16 bezeichneten Richtung nach links verschoben. Dabei wird der Dämpferkörper 6 in der Dämpferkammer 5 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, bis die Teile die in Fig. 2 gezeigte Endstellung im ausgeschalteten Zustand des Schalters einnehmen. Bei der Schwenkbewegung des Dämpferkörpers 6 kommt es zu einer Flüssigkeitsreibung in der Dämpferkammer 5. Gleichzeitig muß die bei der Schwenkbewegung des Dämpferkörpers nach links (in den Fig. 1 und 2) verdrängte Flüssigkeit nach rechts strömen. Hierfür stehen nur die verhältnismäßig schmalen Spalte zwischen dem Schubkopf 12, dem Dämpferkörper 6 und den Wänden der Dämpferkammer 5 zur Verfügung, wie man in Fig. 3 erkennt. Diese beiden Reibungs- bzw. Strömungseinflüsse bewirken eine der Schaltbewegung entgegengerichtete Dämpfungskraft, die umso höher ist, je höher die Schaltgeschwindigkeit ist. Dadurch wird die Einhaltung der geforderten Schaltverzögerung gewährleistet. Zugleich wird die Bildung zu großer Lichtbögen an den Schaltkontakten verhindert und somit der Kontaktabbrand verhindert.

Claims (8)

1. Mehrpoliger Schalter für mit Gegenstrom zu bremsende Elektromotoren, mit mindestens einem Öffnerschaltkontakt und mindestens einem Schließschaltkontakt und mit einem die Schaltbewegung ausführenden Schaltschieber, der in einem Schaltergehäuse verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltschieber (2) mit einer mechanischen Bewegungsdämpfungseinrichtung (4) verbunden ist, die einen in einer mit Flüssigkeit gefüllten, abgedichteten Dämpferkammer (5) beweglich gelagerten Dämpferkörper (6) aufweist, der mit dem Schaltschieber (2) in mechanischer Antriebsverbindung (2a, 11a) steht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkörper (6) mindestens ein schwenkbar in der Dämpferkammer (5) gelagertes Segment (10) aufweist, an dem exzentrisch zur Schwenkachse (8) ein längsverschiebliches Schubglied (11) angreift, das aus der Dämpferkammer (5) abgedichtet herausgeführt und mit dem Schaltschieber (2) verbunden ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkörper (6) zwei mit Abstand zueinander angeordnete segmentförmige Wangen (6a) aufweist, zwischen denen ein abgeplatteter Schubkopf (12) des Schubgliedes (11) angeordnet ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (10) der Dämpferkammer (5) in geringem Abstand zur Außenkontur des Dämpferkörpers (6) verlaufen und daß der Schubkopf (12) in geringem Abstand zu den beiden Wangen (6a) des Dämpferkörpers (6) angeordnet ist.

5. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wangen (6a) des Dämpferkörpers (6) durch einen exzentrisch zur Schwenkachse (8) angeordneten Zapfen (7) miteinander verbunden sind, der in einen sich quer zur Verschiebungsrichtung des Schubkopfes (12) erstreckenden Querschlitz (15) greift.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschlitz (15) an seinem der Schwenkachse (8) zugekehrten Ende eine Erweiterung (15a) in Verschiebungsrichtung des Schubgliedes (11) aufweist.

7. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schubglied (11) eine parallel zum Schaltschieber (2) längsverschiebbare Schubstange (11a) aufweist, die mittels einer flexiblen Dichtungsmembran (13) gegenüber der Wand der Dämpferkammer (5) abgedichtet ist.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferkammer (5) an der Außenseite des Schaltergehäuses (1) angeordnet ist.