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Stellvorrichtung für einen elektrischen Schnappschalter Bei Stellvorrichtungen
für elektrische Schnappschalter ist es allgemein kennzeichnend, daß ihre Schnappfeder
bis zum Zeitpunkte der Erreichung der Schalterkippstellung eine allmählich größer
werdende Spannung erfährt, um ein Überführen des Schalters in seine entgegengesetzte
Stellung unmittelbar nach Überschreiten der Kipplage schnellstens durchzuführen.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf eine für derartige Schnappschalter
bestimmte Stellvorrichtung, die als solche ein mit dem Stellglied des Schnappschalters
verbundenes Antriebsglied und einen Thermostat aufweist, der das Antriebsglied entgegen
einer Verstellung im Sinne des Öffnens des Schnappschalters für gewöhnlich festhält,
jedoch zu solcher Verstellung freigibt, sobald ein außergewöhnlicher Wärmezustand
sich einstellt. Mit vorstehenden Angaben ist sowohl der allgemeine Stand der Technik
als auch der Zweck der für die Erfindung in Betracht kommenden Stellvorrichtung
bereits kurz und treffend umrissen. Von allen bisherigen Stellvorrichtungen dieser
Art unterscheidet sich die erfindungsgemäß geschaffene neue Stellvorrichtung grundsätzlich
durch ein Federsystem, welches zwischen zwei konzentrisch angeordneten Wellen, von
denen die eine mit dem Thermostat und die andere mit dem Schalterstellglied verbunden
ist, wirksam ist und die eine Welle gegenüber der anderen Welle, sobald beide Wellen
voneinander freigekommen sind, unter Ausübung eines während der Öffnungsbewegung
des Schalters allmählich größer werdenden Drehmomentes in Drehung versetzt. Wenngleich
es schon Stellvorrichtungen für Schnappschalter gibt, bei denen das Antriebsglied
dem Einfluß einer Feder unterstellt und die Feder so angeordnet ist, daß sie eine
allmählich größer werdende Drehkraft des Antriebsgliedes während der Öffnungsbewegung
des Schalters ergibt, so sind Stellvorrichtungen dieser Art jedoch niemals für den
mit der vorliegenden Erfindung geschaffenen Fall verwendbar, daß zwei konzentrisch
ineinandergefügte Wellen gegeben sind und von diesen Wellen die eine gegenüber der
anderen während der selbsttätigen Öffnungsbewegung des Schalters zu drehen ist,
d. h. sobald beide Wellen durch den Thermostat voneinander entkuppelt. worden sind.
In diesem Züsammenhange sei auch darauf hingewiesen, daß das Federsystem bei einer
Stellvorrichtung gemäß der Erfindung nicht nur ein allmählich größer werdendes Drehmoment
bei der .selbsttätigen Ausschaltung des Schnappschalters erzeugt, sondern hierbei
auch jeden Seitendruck und damit jede unnütze Reibung zwischen den konzentrisch
ineinandersitzenden Wellen vermeidet.
Erfindungsgemäß besteht das
Federsystem aus zwei übereinstimmend gekrümmten und hohlseitig einander zugekehrten
Blattfedern, die bei verklinkten Wellen auf einer senkrecht durch die Wellenachse
gezogen gedachten Geraden beiderseits der Wellenachse mit ihrem einen Ende auf mit
der Hohlachse verbundenen Zapfen gelagert sind und bei dem Bestreben, sich zu entspannen,
mit ihrem anderen freien Ende die Innenwelle zu drehen versuchen. Die Lagerzapfen
der Blattfedern sind erfindungsgemäß auf einer stirnseitig an der Hohlwelle befestigten
Scheibe angebracht, während die Abstützung der freien Blattfederenden außerhalb
der Hohlwelle auf einer auf das Ende der Innenwelle aufgesetzten Nabe vorgesehen
ist, und zwar in zweckentsprechenden Umfangskerben dieser Nabe. Würde, wie bei zahlreichen
schon bekannten Stellvorrichtungen anderer Art, nur eine einzige Feder verwendet,
so würde ein wesentlicher Seitendruck der Innenwelle relativ zu der Außenwelle die
Folge sein, und es würde eine nicht unerhebliche Reibung zustande kommen, die die
selbsttätige Verstellung im Sinne einer Öffnungsbewegung des Schnappschalters zum
mindesten gefährden, wenn nicht gar unmöglich machen würde. Auch wäre damit zu rechnen,
daß in der Verriegelung zwischen dem auf der einen Welle festsitzenden Thermostat
und dem auf der anderen Welle festsitzenden Schalterstellglied eine erhöhte Reibung
zustande kommt, die dem Thermostat die Entriegelung der beiden Wellen unnütz erschweren
müßte.
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Im folgenden sei die Erfindung an einem besonderen Ausführungsbeispiel
beschrieben, und zwar für den Fall, daß die Stellvorrichtung einen Schnappschalter
in einem feuersicher gekapselten Elektromotor betätigen soll. Die Zeichnungen stellen
dar: Fig. i einen Elektromotor mit einer Schnappschalterstellvorrichtung in Stirnansicht,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie
3-3 der Fig. 2, Fig. 4; 5 und 6 die Schalterstellvorrichtung in verschiedenen Einstellungen
und jeweils immer in einem Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 7, 8 und 9 das
Federsystem der Schalterstellvorrichtung in verschiedenen, den Fig. q., 5 bzw. 6
entsprechenden Stellungen und jeweils in einem Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 2,
Fig. io einen Schnitt nach Linie io-io der Fig. i: Für das vorliegende Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist angenommen, daß ein elektrischer Schnappschalter 2o irgendeiner
an sich bekannten Bauart innerhalb des Gehäuses eines feuersicher gekapselten Elektromotors
untergebracht ist. In bezug auf den Schnappschalter sei lediglich bemerkt, daß seine
Kontaktglieder dem Einfluß einer Feder 21 (Fig. 3) unterstehen, die mit dem Schalterstellglied,
so beispielsweise mit einem Arm 22, verbunden ist und bis zu dem Zeitpunkte der
Erreichung der Schalterkippstellung eine allmählich größer werdende Spannung erfährt,
um dann den Schalter im Augenblicke der Überschreitung der Kippstellung ruckartig
umzuschalten: Die Stellvorrichtung des Schalters ist teils innerhalb und teils außerhalb
des Motorengehäuses untergebracht. In der Stirnwand 15
des Motorengebäüses
ist eine Hohlwelle 23 drehbar gelagert: Die beiden Enden dieser Welle ragen über
die Lagerstelle 24 etwas hinaus. In der Hohlwelle 23 sitzt eine zweite Welle, eine
sogenannte Innenwelle 25, die an ihrem einen Ende mit dem Stellglied 22 des Schnappschalters
mechanisch gekoppelt und eigens hierzu mit einem Hebel, d. h. einem sogenannten
Schalterantriebsglied 26, versehen ist. Dieser Hebel bzw. das Schalterantriebsglied
26 ist hier z. B. mit einer an dem Schalterstellglied 2w angebrachten reibungsvermindernden
Rolle 28 durch zwei die Rolle umklammernde Finger 27 verkoppelt.
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Die beiden konzentrisch ineinandergeschobenen Wellen 23, 25 sind miteinander
so zusammengeschlossen, daß sie sich für gewöhnlich gemeinsam drehen lassen, ihr
Zusammenschluß aber auch gelöst werden kann, und dann die Innenwelle gegenüber der
Hohlwelle sich drehen läßt. Inder Darstellung ist der Zusammenschluß beider Wellen
vermittels eines Thermostats hergestellt. Dieser besteht beispielsweise aus einem
Bimetallstreifen 29, der mit seinem einen Ende an dem Querbalken eines auf der Hohlwelle
'a3 festsitzenden T-förmigen Trägers 35 befestigt ist und an seinem anderen Ende
eine Klinkenplatte 30 trägt, zwischen deren Enden 33, 34 das Schalterantriebsglied,
Hebel 26, der Innenwelle 25 mit der höhlen Außenwelle 23 unter normalen Temperaturverhältnissen
verriegelt gehalten wird; und zwar durch Vermittlung eines an dem Schalterantriebsglied
26 angebrachten Stiftes 3,2. Dieser Stift ist in das Schalterantriebsglied eingeschraubt
bzw. in solch einer Weise verstellbar eingerichtet, daß die Tiefe des Eingriffes
in die Klinkenplatte 30 nach Wunsch eingestellt werden kann, um die Größe
der seitens des Thermostats relativ zu dem Stift 32 auszuführenden Ausklinkbewegung
der Platte 30 zu verändern.
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Das Schalterantriebsglied 26 untersteht dem Einfluß eines besonderen
Federsystems. Wenn die Klinkenplatte 30 seitens des Thermostats 29, 29 so
weit gegenüber dem Stift 32 zurückgenommen worden ist, daß letzterer aus der Verriegelung
in der. Platte 30 vollkommen freikommt, wird dieses Federsystem die Innenwelle
25 gegenüber der Außenwelle 23 im Sinne einer Öffnungsbewegung des Schnappschalters
verdrehen (vgl. in diesem Zusammenhange die Fig. 4, 5 und 6). In den Fig. 4 und
5 sind beide Wellen 23, 25 durch den Thermostat
miteinander verklinkt.
Solange dies der Fall ist, kann der Schnappschalter von Hand oder auf irgendeine
andere zweckentsprechende Weise ohne weiteres ein- und ausgeschaltet werden, wozu
es lediglich nur einer entsprechenden Drehung der Hohlwelle 23 bedarf, so beispielsweise
an der Handhabe 37 einer auf dem äußeren Ende der Hohlwelle 23 festsitzenden Stellplatte
36. In der Stellung gemäß Fig. 4 ist der Schnappschalter ausgeschaltet und in der
Stellung gemäß Fig. 5 eingeschaltet. Werden die beiden Wellen in der Stellung gemäß
Fig. 5 durch den Thermostat ausgeklinkt, wird das erwähnte Federsystem die Innenwelle
25 und mit dieser auch das Schalterantriebsglied 26 selbsttätig in eine Stellung
gemäß Fig. 6 drehen und somit den Schnappschalter selbsttätig ausschalten. Ein Wiedereinschalten
des Schnappschalters von Hand ist nicht eher möglich, bevor nicht die Temperatur
im Thermostat so weit zurückgegangen ist, daß die Klinkenplatte 3o bei entsprechender
Drehung der Hohlwelle 23 sich wieder mit dem Stift 32 des Schalterantriebsgliedes
26 verriegelt.
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Es kann nunmehr auf jenes besondere, zwischen den beiden Wellen
23,25 wirksame Federsystem näher eingegangen werden. Dieses Federsystem ist
mit all seinen Einzelheiten in den Fig.7 bis io dargestellt. Die schon einmal erwähnte,
auf dem äußeren Ende der Hohlwelle 23 festsitzende Schalterstellplatte 36, deren
Hinundherdrehbarkeit durch einen mit einem Schlitz 38 in Eingriff stehenden ortsfesten
Stift 39 bestimmt begrenzt ist, ist zugleich Träger des Federsystems. Auf der Vorderseite
der Platte 36 sind in einem gewissen radialen Abstand von der Achsmitte zwei Zapfen
4o befestigt, wohingegen auf dem äußeren Ende der Innenwelle 25 eine Art Nabe bzw.
ein nocken- oder daumenförmiges Glied 41 befestigt ist. Dieses Glied 41 ist an diametral
einander entgegengesetzten Stellen seines Umfanges mit Ausschnitten oder Kerben
42 versehen. Zwei gekrümmte, hohlseitig einander zugekehrte Federn 43 von gleich
großer Spannkraft sind je mit ihrem äußeren Ende auf einem der Zapfen 40 festgelegt.
Jede dieser Federn 43 ist um den ihr zugekehrten Umfangsabschnitt des Gliedes 41
herumgekrümmt und an ihrem inneren Ende mit einer Kerbe 42 in Eingriff gesetzt,
die sich auf dem dem Lagerzapfen 4o der betreffenden Feder abgekehrten Umfangsabschnitt
des Gliedes 41 befindet. Jede Feder wird bei dieser Anordnung immer bestrebt sein,
ein gewisses Drehmoment auf das Glied 41 und somit auch auf die Innenwelle 25 auszuüben.
Jene Punkte, an denen die beiden Federn in das Glied 41 eingreifen, befinden sich
nahe einer Geraden, die man sich diametral durch die Achse des Gliedes 41 und zugleich
auch durch die Mitten der beiden Federtragzapfen 40 gelegt denken muß. Mit Bezug
auf diese Gerade befindet sich ein jeder Federangriffspunkt an dem Glied 41 auf
der der betreffenden Feder abgekehrten Seite der soeben erwähnten Geraden. Jede
Feder setzt ihren Druck auf das Glied 41 also an einer Stelle ab, die, solange die
Wellen 23, 25 noch miteinander verklinkt sind, jener durch die Federtragzapfen 4o
hindurchgehenden diametralen Linie ziemlich nahe gelegen ist (Fig. 7 und 8), aber
ihren Abstand von der Achsmitte des Gliedes 41: sehr schnell vergrößert, sobald
die Wellen in der bereits oben beschriebenen Weise ausgeklinkt werden und die Federn
43 dann Gelegenheit erhalten, das Glied 41 bzw. die Innenwelle 25 gegenüber der
Außenwelle 23 aus einer Stellung gemäß Fig.8 in eine Stellung gemäß Fig. 9 zu drehen.
Durch Vermittlung des Gliedes 41 wird also das auf die Innenwelle 25 abgesetzte
Drehmoment der beiden Federn 43 durch schnelle Hebelarmvergrößerung in viel stärkerem
Maße gesteigert, als die Kraft der Federn 43 allmählich nachläßt. Tatsächlich wird
mit dieser Stellvorrichtung eine größte Kraft bzw. ein größtes Drehmoment auf das
Schalterantriebsglied 26 ausgeübt, wenn die Spannung der Schalterschnappfeder 21
ihren Höchstwert erreicht.
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Solange die beiden Wellen miteinanher verklinkt sind, kann der Schnappschalter
ein- und ausgeschaltet werden, ohne daß in"der Stellung der Federn 43 relativ zu
dem Glied 41 sich irgend etwas verändern wird (vgl. hierzu die Fig. 7 und 8). Die
Fig. 7 entspricht der Schaltstellung in Fig. 4 (Schalter ausgeschaltet) und die
Fig. 8 der Schaltstellung in Fig. 5 (Schalter eingeschaltet). Die Fig. 9 entspricht
der Schaltstellung in Fig. 6, also jener Stellung, in welcher der eingeschaltete
Schalter nach erfolgter thermostatischer Ausklinkung der Wellen 23, 25 selbsttätig
durch das Federsystem 41, 42, 43 ausgeschaltet worden ist.
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Noch zu erwähnen ist, daß bei der beschriebenen Anordnung der Federn
43 und bei der Gleichmäßigkeit ihrer Spannung jeglicher Seitendruck auf die Welle
23 und somit auch jede unerwünschte Reibung dieser Welle innerhalb der Außenwelle
25 vermieden wird. Daß die Federn 43 die Innenwelle zur Außenwelle gewissermaßen
kanten können und dadurch den Reibungswiderstand in der Verklinkung der Platte
30 mit dem Stift 32 vergrößern können, ist ebenfalls ausgeschlossen. Die
Wirkung des Thermostats in bezug auf das Ausklinken der beiden Wellen kann also
durch eine ungewollte Vergrößerung der Reibung zwischen der Klinkenplatte
30 und dem Stift 32 niemals beeinträchtigt werden.
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Auf dem äußeren Ende der Innenwelle 25 ist eine Platte 44 befestigt,
die an ihrem Umfang gegenüber den beiden Federtragzapfen 40 mit Häkchen, Fingern
oder Mitnehmern 45 (Fig. i) versehen ist, um beim Drehen der Stellplatte 36
aus
der Schalterstellung »EIN« in die Schalterstellung »AUS« eine unmittelbare Verbindung
zwischen der hohlen Außenwelle und der Innenwelle zu schaffen und in diesem Falle
die Federn 43 ebenso wie den Thermostat 2,9, 3o vor unnützen bzw. schädlichen Überbeanspruchungen
zu bewahren. Weiterhin poll die Platte 44 auch noch dazu dienen, die Federn 43 nach
außen schützend zu überdecken und sie vor der Möglichkeit eines seitlichen Abgleitens
von dem Glied 41 (Fig. io) zu bewahren.