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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Niederspannungssicherungsautomaten
mit einer verringerten Anzahl von Bauteilen. Spezieller bezieht
sich die Erfindung auf einen automatischen Niederspannungssicherungsautomaten,
der eine verringerte konstruktive Komplexität aufweist. Wie es bekannt
ist, sind Sicherungsautomaten Schutzvorrichtungen, welche, wenn
ein elektrischer Fehler in der Schaltung, in welcher sie eingebaut
sind, auftritt, auslösen
und den Stromfluss unterbrechen; zu diesem Zweck sind sie mit elektrischen
Kontakten ausgestattet, die aus zwei leitenden metallischen Teilen
aufgebaut sind, von denen einer befestigt ist und mit festem oder
stationärem
Kontakt bezeichnet ist und der andere beweglich ist und mit beweglichem
Kontakt bezeichnet wird. Der bewegliche Kontakt wird durch eine
kinematische Kette betätigt,
die eine Kopplung oder Trennung in Bezug auf den korrespondierenden festen
Kontakt ermöglicht,
entsprechend wird der Schaltkreis geschlossen oder geöffnet. Diese
kinematischen Ketten sind in der Praxis dazu bestimmt, Bewegung
und Kräfte
vom Betätigungsbauteil
auf die beweglichen Kontakte zu übertragen
und die Bewegung und Kräfte
so zu verstärken,
dass sie eine Schaltaktion, speziell die Öffnungsaktion, so rasch wie
möglich
durchführen.
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Die
gegenwärtig
verwendeten kinematischen Ketten haben Nachteile, obwohl sie es
ermöglichen,
ihre Aufgaben geeignet durchzuführen.
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Speziell
beruht einer der kritischen Aspekte von bekannten kinematischen
Ketten in ihrer Komplexität,
weil sie allgemein aus einer großen Anzahl von Bauteilen wie
Hebeln, Gelenken, Federn usw. aufgebaut sind.
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Ein
Beispiel eines automatischen Sicherungsautomaten 1 von
bekannter Bauart mit entsprechender kinematischer Kette ist in 1 gezeigt.
Gemäß Ausführungsformen,
die in der Praxis breit verwendet werden, umfasst der Sicherungsautomat 1 ein
Gehäuse 2,
aus welchem ein Betätigungsarm 9 vorspringt
und welches wenigstens einen beweglichen Kontakt 3 und
wenigstens einen festen Kontakt 4 trägt, und eine kinematische Kette 10,
welche viele Hebel aufweist, die den beweglichen Kontakt 3 zwischen
einer Offenposition und einer geschlossenen Position bewegen. Allgemein
weisen diese vielen Hebel einen ersten Hebel 5 auf, auf
welchem die beweglichen Kontakte des Sicherungsautomaten montiert
sind, und einen zweiten Freigabehebel 6, der funktional
den Fehlerschutzvorrichtungen zugeordnet ist; 1 veranschaulicht
schematisch eine einzige Schutzvorrichtung, die mit einem Freigabeelement 20 ausgestattet
ist. Die Hebel 5 und 6 sind funktional miteinander
aufgrund einer Feder 11 und einem Element zur Verbindung
mit dem Arm 9 verbunden, schematisch bezeichnet durch das
Bezugszeichen 7, das es ermöglicht, die relative Bewegung
der Hebel 5 und 6 zu koppeln oder zu entkoppeln,
abhängig
von den durchgeführten
Arbeitsabläufen.
Eine Feder 12 ist darüber
hinaus allgemein dem Paar von Hebeln 5 und 6 zugeordnet
und versorgt die kinematische Kette mit einer Menge von Energie,
die benötigt
wird, um rasch eine adäquate
Kontaktöffnungsgeschwindigkeit
zu erreichen. Ferner wird, um einen adäquaten Kopplungsdruck zwischen
den Kontakten sicherzustellen, eine zusätzliche Feder gewöhnlich zwischen
dem Hebel 6 und dem beweglichen Kontakt 3 verwendet.
Schließlich
kann, abhängig
von den Anwendungen, die kinematische Kette 10 zusätzliche Bauteile
aufweisen; speziell verwendet die Ausführungsform, die in 1 veranschaulicht
ist, einen zusätzlichen
Hebel 8, der geeignet geformt ist, so dass er funktional
mit dem Betätigungsarm 9 und
mit dem Körper
des beweglichen Kontaktes 3 zusammenarbeitet, und so, dass
er es ermöglicht,
während
eines Betriebs zum Schließen
der Kontakte mittels des Arms 9 den beweglichen Kontakt 3 in
einem vorbestimmten Abstand vom entsprechenden festen Kontakt 4 zurückzuhalten.
In diesem Fall ist ebenso eine Torsionsfeder 14 allgemein
dem Rückhaltehebel 8 zugeordnet
und erleichtert seine Bewegung in Bezug auf den Arm 9 und
den beweglichen Kontakt 3.
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Ein
weiters Beispiel eines automatischen Sicherheitsautomaten von bekannter
Bauart wird in der Patentanmeldung
FR
2605454 angegeben.
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Um
es zusammenzufassen, es ist augenscheinlich, dass die beträchtliche
Anzahl von Bauteilen hohe Produktionskosten, Schwierigkeiten beim Zusammenbau,
der Kalibrierung und der Einstellung, ein komplexes Design, eine
hohe Empfindlichkeit für Arbeitstoleranzen
und mögliches
Spiel und Vibrationen bewirkt.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen automatischen Niederspannungssicherungsautomaten
bereitzustellen, der eine verringerte Anzahl von Bauteilen hat,
speziell mit Bezug auf die kinematische Kette des Sicherungsautomaten.
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Innerhalb
des Bereichs dieses Ziels ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen automatischen Niederspannungssicherungsautomaten bereitzustellen,
in welchem die kinematische Kette des Sicherungsautomaten mittels
einer Struktur bereitgestellt ist, die in Bezug auf den bekannten
Stand der Technik vereinfacht ist, und mit einer verringerten Anzahl
von Bauteilen, während
die funktionale Leistungsfähigkeit
unverändert
aufrechterhalten wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen automatischen
Niederspannungssicherungsautomaten bereitzustellen, in welchem die Produktions-
und Zusammenbaukosten und die Zeit, die für den Entwurf der kinematischen
Kette verwendet wird, verringert werden mit Bezug auf die bekannten
Arten von Sicherungsautomaten.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen automatischen
Niederspannungssicherungsautomaten bereitzustellen, in welchem das
Spiel und die Vibration der kinematischen Kette minimiert werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen automatischen
Niederspannungssicherungsautomaten bereitzustellen, der ein verringertes
Gewicht aufgrund der verringerten Gesamtanzahl von Bauteilen hat.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen automatischen
Niederspannungssicherungsautoamten bereit zu stellen, der hochzuverlässig ist,
relativ einfach herzustellen und zu wettbewerbsfähigen Kosten.
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Das
Ziel, diese Aufgaben und andere, die nachfolgend klar werden, werden
durch einen automatischen Niederspannungssicherungsautomaten gemäß Anspruch
1 erreicht.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung
von bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsformen des
automatischen Sicherungsautomaten gemäß der vorliegenden Erfindung
klar werden, die lediglich als nicht-beschränkendes Beispiel in den beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Teils eines automatischen Sicherungsautomaten
gemäß dem Stand
der Technik ist;
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2 eine
Teilansicht des automatischen Sicherungsautomaten gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 eine
Detailansicht eines ersten Hebels der kinematischen Kette des Sicherungsautomaten gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4 eine
Ansicht eines zweiten Hebels der kinematischen Kette des Sicherungsautomaten
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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In
der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen identische Bezugszeichen
Elemente, die identisch oder technisch äquivalent zu Bauteilen sind,
die im Stand der Technik bereits bekannt sind.
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Mit
Bezug auf 2 bis 4 wird der
automatische Sicherungsautomat gemäß der vorliegenden Erfindung
allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnet, weist ein Gehäuse 2 auf,
von welchem ein Betätigungsarm 9 nach
außen
vorspringt; das Gehäuse
enthält
bewegliche Kontaktmittel und feste Kontaktmittel. Die beweglichen
Kontaktmittel umfassen wenigstens einen beweglichen Kontakt 3,
und die festen Kontaktmittel umfassen mindestens einen festen Kontakt 4.
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Die
kinematische Kette, welche eine Vielzahl von Hebeln enthält, welche
den beweglichen Kontakt zwischen einer Offenposition, in welcher
er mit dem festen Kontakt 4 gekoppelt ist, und einer geschlossenen
Position, in welcher er vom festen Kontakt getrennt ist, bewegen,
ist im Gehäuse 2 angeordnet.
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Vorteilhaft
weist im automatischen Sicherungsautomaten gemäß der vorliegenden Erfindung die
oben beschriebene kinematische Kette wenigstens einen ersten Hebel
auf, der durch einen Körper gebildet
wird, der monolithisch geformt ist und wenigstens einen ersten starren
Teil und wenigstens einen zweiten starren Teil aufweist, der benachbart zum
ersten starren Teil ist und der mit diesem mittels eines ersten
flexiblen Gelenks verbunden ist, das durch ein erstes elastisches
nachgiebiges Element aufgebaut wird; speziell, abhängig von
den Erfordernissen und/oder Bedürfnissen
der Anwendung und wie im Detail aus der nachfolgenden Beschreibung klar
werden wird, kann das flexible Gelenk, das die gegenseitige Bewegung
der starren Teile ermöglicht, mittels
eines metallischen Einsatzes bereitgestellt werden, der mindestens
teilweise im Hebelkörper eingebettet
ist, oder durch Verringerung der Dicke eines Teils des Körpers des
Hebels in Bezug auf die Dicke der Teile, die benachbart dazu sind.
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Auf
diese Weise kann der Hebel als nachgiebiger Mechanismus betrachtet
werden, d.h. ein Mechanismus, der, wenn er mechanischen Spannungen ausgesetzt
wird, einer Verformung unterliegt und dann seine Ausgangsposition
einnimmt und monolithisch die Struktur und Funktionen integriert,
die im bekannten Stand der Technik durch zwei oder mehrere Hebel
mit entsprechenden Federn durchgeführt werden.
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Entsprechend
wird im Bezug auf den bekannten Stand der Technik die Anzahl der
benötigten Bauteile
beträchtlich
verringert, mit dem Vorteil der Verringerung der Produktionskosten
ebenso wie der Zusammenbaukosten und Zeiten. Ferner führt die Verringerung
der Anzahl von Bauteilen zu einer größeren Einfachheit im Entwurf
des automatischen Sicherungsautomaten, verringerter Abnutzung der Bauteile
und verringert oder eliminiert Spiele ebenso wie irgendwelche Vibrationen
und Geräusche.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
von Hebeln, die zur kinematischen Kette des Sicherungsautomaten 1 gehören, werden
nun als nicht-beschränkendes Beispiel
beschrieben.
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Speziell
ist in der Ausführungsform,
die in 3 gezeigt ist, der erste Hebel ein Rückhaltehebel 8,
welcher geeignet ist, den beweglichen Kontakt 3 in einem
voreingestellten Abstand vom festen Kontakt 4 während des
Verschlusses, der durch den Betätigungsarm 9 durchgeführt wird,
zu verriegeln. Wie in den 2 und 3 gezeigt,
umfasst der Rückhaltehebel 8 einen
einzigen Körper,
der aufweist: einen ersten starren Teil 8b, welcher starr
gelenkig an einem Drehgelenk 29 gelagert ist, das am Gehäuse 2 befestigt
ist; einen zweiten starren Teil 8a, der geeignet konturiert
ist, so dass er eine Vertiefung 25 hat, die geeignet ist,
einen entsprechenden Vorsprung 26 des beweglichen Kontaktes 3 zu
erfassen, und ein konturiertes Profil mit einem Vorsprung 27 zur
Wechselwirkung mit dem Arm 9 während des Verschlusses unter
der Einwirkung des Arms 9; die zwei Teile 8a und 8b sind
durch ein flexibles Gelenk 8c miteinander verbunden. Wie
gezeigt, ist das Gelenk 8c bevorzugt durch die Verringerung
in der Dicke eines Teils des Körpers
des Hebels in Bezug auf die Dicke der Teile 8a und 8b bereitgestellt,
die benachbart dazu sind; als Alternative kann es mittels eines
metallischen Einsatzes erhalten werden, der wenigstens teilweise
in den Körper
des Hebels eingebettet ist und die zwei Teile funktional verbindet.
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Auf
diese Weise, im Unterschied zum bekannten Stand der Technik, dreht
sich der Hebel 8 während
des Betriebs nicht länger
um sein eigenes Drehgelenk; die erforderliche Bewegung wird tatsächlich aufgrund
des Gelenks 8c erhalten, was es dem Teil 8a ermöglicht,
sich mit Bezug auf den Teil 8b zu bewegen, und aufgrund
seines elastischen und nachgiebigen Verhaltens ermöglicht die
Verformung des Hebels und seine nachfolgende Wiedereinnahme der
ausgänglichen
Gestalt es, in der Praxis die Funktionen durchzuführen, die
zuvor durch die Feder 14 durchgeführt wurden, und zieht deswegen
eine Ersparnis an Bauteilen und der entsprechenden Zusammenbau-
und Kalibrierungstätigkeiten
nach sich.
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4 veranschaulicht
einen zweiten Hebel, der im Sicherungsautomaten gemäß der Erfindung zusätzlich oder
als Alternative zum zuvor veranschaulichten Hebel 8 verwendet
werden kann.
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In
diesem Fall ist der Hebel, der durch Bezugszeichen 56 bezeichnet
ist, ein Hebel zur Betätigung
und Stützung
des beweglichen Kontakts 3, der drehbar an einem Drehgelenk
gelagert ist, das starr mit dem Gehäuse 2 gekoppelt ist,
und der ebenso einen einzigen Körper
hat, der einen ersten starren Teil 5' aufweist, auf welchem der bewegliche
Kontakt 3 montiert ist und welcher funktional dem Arm 9 mittels eines
Verbindungselementes 7 zugeordnet ist, allgemein ein U-förmiges Bauteil,
das in einem Sitz 18 gleiten kann; einen zweiten starren
Teil 6',
der geeignet ist, funktional mit der Freigabevorrichtung 20 des Sicherungsautomaten
zusammenzuarbeiten, z.B. ein Relais, und der ein hakenförmiges Ende 19 hat,
das mit dem U-förmigen
Bauteil 7 zusammenarbeitet, um es zu erfassen und seine
eigene Bewegung mit der Bewegung des Teils 5' zu koppeln, wenn erforderlich; und
wenigstens ein erstes flexibles Gelenk zur beiderseitigen Verbindung
der zwei starren Teile 5' und 6'.
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Wie
in der 4 gezeigt, wird das erste Gelenk durch eine elastische
und nachgiebige metallische Platte 15 aufgebaut, die die
zwei Teile 5' und 6' verbindet,
indem sie ihre beiderseitige Bewegung ermöglicht und es folglich ermöglicht,
in einem einzigen Bauteil die Funktionen zu kombinieren, die im
bekannten Stand der Technik durch zwei separate Hebel 5 und 6 und
die entsprechende Feder 11 durchgeführt werden. Als Alternative
könnten
die zwei starren Teile 5' und 6' durch ein flexibles
Gelenk verbunden werden, das durch eines oder mehrere Teile aufgebaut
wird, die dünner
sind als benachbarte Teile, gemäß einer
Lösung,
die in der ebenso anhängigen italienischen
Patentanmeldung Nr. MI2001A001574 beschrieben ist, im Namen des
gegenwärtigen
Anmelders.
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Vorteilhaft
kann der Hebel 56 ein zweites nachgiebiges Gelenk aufweisen,
geeignet, um den ersten starren Teil 5' mit dem Gehäuse 2 zu verbinden,
um Bewegung in Bezug auf es zu gestatten; wie in der 4 gezeigt,
wird das zweite Gelenk durch eine elastische und nachgiebige metallische
Platte oder einen Einsatz 16 aufgebaut, der an einem Ende des
ersten starren Teils 5' eingebettet
ist und am anderen Ende angeordnet ist, so dass er auf der inneren
Seite des Gehäuses 2 reagiert,
z.B. gegen einen geeigneten Vorsprung, nicht gezeigt. Auf diese
Weise ist die im bekannten Stand der Technik verwendete Feder 12 nicht
länger
vorliegend, weil ihre Funktion im Körper des Hebels 56 integriert
ist; entsprechend werden die entsprechenden Positionierungs-, Einstellungs-
und Zusammenbauabläufe
vermieden.
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Ferner
kann der Körper
des Hebels 56 wenigstens ein drittes nachgiebiges Gelenk
aufweisen, das geeignet ist, den Hebel 56 mit dem beweglichen Kontakt 3 zu
verbunden, der darauf montiert ist, so dass er eine relative gegenseitige
Bewegung ermöglicht;
bevorzugt ist das dritte Gelenk durch einen nachgiebigen und elastischen
metallischen Einsatz 20 aufgebaut, welcher wenigstens teilweise
in den ersten starren Teil 5' eingebettet
ist. Auf diese Weise, mit einem zusätzlichen Vorteil, werden die
Funktionen, die im bekannten Stand der Technik durch die Feder durchgeführt werden,
welche den Körper
des beweglichen Kontakts mit dem Hebel koppelt, auf dem er montiert
ist, ebenso in die Struktur des Hebels 56 integriert.
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Speziell
zeigt 4 in gestrichelten Linien einen zusätzlichen
metallischen Einsatz 21, der geeignet ist, den Körper des
Hebels 56 mit einem zweiten beweglichen Kontakt 3 zu
verbinden, der vollständig äquivalent
mit dem ersten ist und allgemein im Sicherheitsautomaten verwendet
wird, der einem entsprechendem festen Kontakt zugeordnet ist.
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Schließlich kann
der Körper
des Hebels 56 ein viertes nachgiebiges Gelenk 17 aufweisen,
welches das hakenförmige
Ende 19 mit dem verbleibenden Teil des zweiten Teils 6' verbindet;
in diesem Fall kann ebenso das vierte flexible Gelenk 17 durch
Verringerung der Dicke eines Teils des zweiten starren Teils, der
proximal zu dem geformten Ende liegt, oder mittels eines metallischen
Einsatzes, der in den Körper
des Hebels proximal in dem hakenförmigen Ende eingebettet ist,
bereitgestellt werden. Auf diese Weise dreht sich das hakenförmige Ende
während
der Öffnung
des Sicherungsautomaten um das Gelenk 17 und gibt das U-förmige Bauteil 7 frei,
wodurch die zwei Teile 5' und 6' freigelassen
werden, um sich in Bezug aufeinander zu drehen; am Ende der Aktion nimmt
das Ende 19 aufgrund der elastischen Rückkehr des entsprechenden Gelenks
seine Ausgangskonfiguration ein und erfasst wieder das U-förmige Bauteil 7.
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In
der Praxis wurde herausgefunden, dass der automatische Sicherungsautomat
gemäß der vorliegenden
Erfindung vollständig
die beabsichtigten Ziele und Aufgaben erreicht, weil die entsprechende
kinematische Kette mittels einer verringerten Anzahl von Bauteilen
bereitgestellt wird, mit dem Vorteil für die Herstellungskosten, Installationszeiten
und die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung insgesamt.
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Der
derartig ausgedachte Sicherungsautomat kann zahlreichen Abwandlungen
und Veränderungen
unterzogen werden, von denen alle innerhalb des Bereichs des erfinderischen
Konzepts liegen; alle Einzelheiten können ferner durch technisch äquivalente
Elemente ersetzt werden.