DE69403923T2

DE69403923T2 - Schütz unter Verwendung einer rotierenden Scheibe

Info

Publication number: DE69403923T2
Application number: DE69403923T
Authority: DE
Inventors: Bruce Charles Beihoff; Mark Allan Juds; Richard George Smith
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1993-03-08
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2014-03-05
Also published as: US5319167A; DE69403923D1; EP0615268A1; EP0615268B1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kontaktiervorrichtung, wie beispielsweise zur Steuerung des Flusses von elektrischer Leistung an eine Vorrichtung, wie beispielsweise einen Motor. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine elektrische Kontaktiervorrichtung (Schütz) für normale elektrische Leistung, die initialisiert oder terminiert bzw. beendet werden kann unter Verwendung eines Paares von elektrischen Kontakten, wobei eine Seite des Paares an einer Drehscheibe montiert bz. befestigt ist, die von einer Betätigungsvorrichtung mit Leistung versorgt wird, und zwar mit einer Kontakttrennrampe und einer Bogenunterdrückungsvorrichtung, und mit einer zweiten Seite, die mit einer elektrischen Leistungsquelle und einer elektrischen Vorrichtung verbunden ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Verschiedene Arten von elektrischen Kontaktiervorrichtungssystemen sind in der Technik wohl bekannt, siehe beispielsweise DE-C-489 822, und wirken im allgemeinen dahingehend, daß sie mindestens einen elektrischen Kontakt öffnen oder schließen, und zwar um den Fluß der elektrischen Leistung von einer elektrischen Versorgung zu einer gewissen Art von elektrischer oder elektro-mechanischer Vorrichtung zu steuern. Der Zweck der elektrischen Kontaktiervorrichtung ist es, entweder eine manuelle oder automatische Steuerung der elektrischen Vorrichtung zu gestatten , so daß ihr Betrieb angehalten und gestartet werden kann, und zwar entweder im normalen Betrieb oder während eines abnormalen Betriebs bzw. Betriebsvorganges, bei dem die Versorgung von elektrischem Strom gesteuert wird durch die Wirkung einer elektrischen Kontaktiervorrichtung (Schütz)f die natürlich öffnet und einen Fluß der elektrischen Leistung in die Vorrichtung beendet, wobei die elektrische Kontaktiervorrichtung durch eine Betätigungsvorrichtung geschlossen wird, um den Fluß von elektrischer Leistung durch die Kontaktiervorrichtung gemäß Befehlen zu gestatten, die von einer gewissen Art von Steuervorrichtung (Controller) wie beispielsweise einem Mikroprozessor empfangen werden.
Allgemeine Verfahren des Standes der Technik zur Durchführung der Initialisierung oder Beendigung des elektrischen Leistungsflusses setzen eine Vielzahl von mechanischen Mechanismen ein, die im allgemeinen federgeladen bzw. federgespannt sind, um ein Paar von elektrischen Kontakten entweder zu oder aufzudrücken, um eine elektrische Schaltung "vorzunehmem" oder "zu unterbrechen", wobei der Federmechanismus insbesondere ausgelegt bzw. konstruiert ist, um eine Kraft gegenüber der vergangenen Zeit zu ergeben, um das Kontaktspringen beim Schließen zu minimieren, wodurch die Lebensdauer der Kontaktelemente verbessert wird. Der mechanische Mechanismus wird im allgemeinen gesteuert durch den Betrieb eines manuellen Schalters, der in eine "An"-Position oder eine "Aus"- Position bewegt wird, was bewirkt, daß sich die elektrische Kontaktvorrichtung schließt oder öffnet, wodurch die elektrische Schaltung "vorgenommen" oder "unterbrochen" wird. Gewöhnlicherweise wird die Betätigung des manuellen Schalters als abrupt bezeichnet, und zwar mit einer in gewisser Weise hohen Betätigungskraft, die erforderlich ist, um sich aus der "An" - in die "Aus"-Position und umgekehrt zu bewegen.
Verschiedene Bauarten von Bogenunterdrückungsvorrichtungen werden verwendet, um für die Dissipation bzw. Ableitung der elektrischen Energie zu sorgen, die durch die Bogen- bzw. Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten bewirkt wird, wenn die elektrische Kontaktiervorrichtung geöffnet oder geschlossen wird. Diese Bogenunterdrükkungsvorrichtungen weisen Schlitzmotoren und Bogenplatten auf, die für einen alternativen Pfad des elektrischen Energieflusses weg von den Kontakten sorgen, und zwar zur Bewegung und Dissipation der Bogenenergie, um die Lebensdauer und den Betrieb der Kontaktelemente zu verbessern.
Mit Bezug auf die kürzliche Expansion und die Anwendung von Mikroprozessoren zur Steuerung von verschiedenen elektrischen Vorrichtungen in Handels- und Industrieumgebungen ist es wünschenswert, eine gewisse Art von elektrischer Kontaktiervorrichtung vorzusehen, die elektrisch gesteuert werden kann, um das Schalten von hohen Strömen in verschiedenen elektrischen Vorrichtungen vorzusehen, insbesondere für Hestell- oder Handelsvorgänge. Der gewünschte mikroprozesorgesteuerte Betrieb schließt die Anwendung eines manuell an/aus-geschalteten Schalters mit seinen damit einhergehenden hohen Betätigungskräften aus.
Es wird wünschenswert sein, eine elektrische Kontaktiervorrichtung zu besitzen, die für ein Schalten von normalen Strömen gemäß eines Befehls sorgen würde, der von einem mikroprozessorbasierten Steuersystem empfangen wird, wo die Kontaktiervorrichtung erregt wird, und zwar in einer Leitungssituation, durch eine gewisse Art von elektro-mechanischer Betätigungsvorrichtung und dann in die nicht erregte Position zurückgeführt wird, und zwar durch die Wirkung einer mechanischen Rückholfeder. Somit würde die Failsafe- bzw. Ausfallsicherungsposition eine nicht kontaktierende bzw. nicht berührende Konfiguration aus Sicherheitszwecken sein. Es wäre auch wünschenswert, eine Kontaktiervorrichtung zu konstruieren bzw. auszulegen, die elektro-magentische Kräfte verwenden würde, die erzeugt werden, wenn abnormal hohe Ströme angetroffen werden bzw. auftreten, um dabei zu helfen, die Kontakte aufzudrücken, und zwar derart, um eine Quelle elektrischer Leistung von einer Vorrichtung zu trennen, deren Betrieb zu steuern ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine elektronisch (und/oder manuell) gesteuerte Betätigungsvorrichtung vor, insbesondere für eine Fernsteuerung durch ein elektrisches Steuersignal, welches von einer mikroprozessorbasierten Steuervorrichtung erzeugt werden könnte, die auf eine oder mehrere Drehscheiben wirkt, die in Reihe verbunden sind, und zwar mit elektrischen Kontakten darauf, die sich drehen, um eine elektrische Leistungsschaltung vorzunehmenm oder zu unterbrechen, und zwar zur Verbindung einer Leistungsversorgung mit einer gewissen Form einer elektrischen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Motor. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung kann eine fortschrittliche elektronische Steuervorrichtung, wie beispielsweise ein Mikroprozessor verwendet werden, um den Fluß des elektrischen Stroms von einer Leistungsversorgung zu einer oder mehreren elektrischen Vorrichtungen zu steuern, wo die Betätigung der elektrischen Kontaktiervorrichtung beeinflußt wird durch ein Signal von der mikroprozessorbasierten Steuervorrichtung zur elektronischen Betätigungsvorrichtung, die wiederum die Drehscheibe mit zwei oder mehreren Kontakten dreht, die darauf montiert bzw. befestigt sind, die einer gleichen Anzahl von stationären Kontakten entsprechen, um für das Vornehmen oder die Unterbrechung der elektrischen Schaltung zu sorgen, und zwar im Gegensatz zu Verfahren des Standes der Technik mit manueller Betätigung.
Bei der vorliegenden Erfindung können normale Betriebsströme elektronisch "An" und "Aus"geschaltet werden, und zwar mit guter Kontaktlebensdauer der Schaltkontakte durch Anwendung einer Drehscheibe mit Kontakten, die darauf montiert sind, die benachbart zu einer Trennrampe gelegen sind und in Verbindung damit arbeiten, und zwar montiert auf einer Drehscheibe, wobei, wenn die elektrische Schaltung zu öffnen ist, einer der stationären Kontakte eingerückt wird, und zwar durch die Trennrampe, wodurch der stationäre Kontakt weg vom Scheibenkontakt gedrückt wird.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung macht die Geometrie der Scheibenkontakte und der stationären Kontakte Anwendung von elektro-magnetischen Kräften, die durch hohe Ströme erzeugt werden, um die Kontakte auseinander zu drücken, und erzeugt auch ein Drehmoment, welches dazu tendiert, die Scheibe zu drehen und der Feder dabei hilft, sie zu drehen, und zwar in eine nicht kontaktierende bzw. nicht berührende nicht leitende Position, wo der stationäre Kontakt weg vom Scheibenkontakt durch die Trennrampe gedrückt wird, und wobei der stationäre Kontakt in etwas geformt bzw. ausgebildet wird, welches in der Technik als "Rückdrehleiter" bekannt ist, so daß der Fluß des hohen Stromes dazu tendieren wird, den Scheibenleiter weg vom stationären Leiter zu drücken. Der Scheibenleiter, der an der Drehscheibe angebracht ist, und auf der die Kontakte befestigt sind, ist in Form eines "Z" geformt, um für ein Drehmoment auf die Einleitung eines hohen elektrischen Stromes hin zu sorgen, was dazu tendiert, der Scheibenrückholfeder zu helfen, die Kontaktscheibe zu drehen, um die Kontaktpaare zu öffnen.
Eine Vielzahl von Bogenunterdrückungsvorrichtungen kann vorgesehen werden und mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um den elektrischen Bogen bzw. Lichtbogen zu dissipieren, der von den Kontakten der Drehscheibe erzeugt wird, wenn sie geöffnet und geschlossen werden. Der Zweck der Bogenunterdrückungsvorrichtung ist es, den Betrieb der Kontakte während der Vornahme oder der Unterbrechung einer elektrischen Schaltung zu verbessern, und zwar durch Dissipieren des Bogens bzw. Lichtbogens, der erzeugt wird, wenn die leitenden Oberflächen einander berühren und mechanisch auf ein Schließen hin anstossen, oder einfach einen Bogen beim Öffnen erzeugen. Die Bogenenergie wird weg von den Kontakten in die Bogenunterdrückungsvorrichtung geleitet. Die vorliegende Erfindung offenbart auch eine Vorrichtung zur Bogenunterdrückung, wobei ein Abschnitt aus Stahl in der Drehscheibe in enger Nähe und auf der entgegengesetzten Seite des Scheibenkontaktes eingebettet ist, was beim Ableiten der elektrischen Energie hilft, die vom Bogen erzeugt wird, wenn der Scheibenkontakt mit dem stationären Kontakt in Eingriff kommt oder außer Eingriff kommt.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine elektronisch gesteuerte Kontaktiervorrichtung zum Schalten von elektrischer Leistung von einer elektrischen Leistungsversorgung zu einer elektrischen Vorrichtung vorgesehen.
Eine Trennrampe wird verwendet, um mechanisch einen Scheibenkontakt weg von einem entsprechenden stationären Kontakt zu drücken.
Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist eine Metallplatte in enger Nähe zu einem Scheibenkontakt positioniert, um beim Ableiten der Bogenenergie zu helfen, die erzeugt wird, wenn die Kontakte eine elektrische Schaltung vornehmen und unterbrechen.
Ein Rückstell bzw. Rückdrehleiter wird in Verbindung mit einer Trennrampe verwendet, um den Scheibenkontakt weg vom stationären Kontakt zu bewegen.
Die vorliegende Erfindung sorgt für die Unterbrechung eines elektrischen Leistungsflusses, wenn ein abnormal hoher Strom angetroffen wird, und zwar durch Formen eines Scheibenleiters, um Anwendung von elektro-magnetischen Kräften zu machen, die von hohem elektrischen Strom erzeugt werden, um bei der Öffnung eines elektrischen Kontaktes durch eine Drehbewegung zu helfen.
Gemäß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist eine Unterdrückung des Bogens vorgesehen, der erzeugt wird, wenn ein sich bewegender Kontakt mit einem stationären Kontakt in Eingriff kommt, oder umgekehrt, wenn der sich bewegende Kontakt auf einer Drehscheibe befestigt ist.
Gemäß noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Leistungsfluß von einer elektrischen Leistungsversorgung zu einer oder mehreren elektrischen Vorrichtungen geschaltet, und zwar unter Verwendung einer Vielzahl von parallel verbundenen Drehscheiben mit elektrischen Kontakten, die daran montiert bzw. befestigt sind, und die gleichzeitig durch eine elektro-magnetische Betätigungsvorrichtung gedreht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Explosions-Perspektivansicht der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht eines Abschnittes der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung, die die Drehscheibe zeigt, die auf dem Gabelmechanismus befestigt ist;
Fig. 3 ist eine Seitenansciht des Scheibenleiters und der Scheibenkontakte der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Draufsicht der Drehscheibe, wobei die Scheibenkontakte daran montiert bzw. befestigt sind, die die Richtung des Stromflusses von den stationären Kontakten durch die Scheibenkontakte und den Scheibenleiter der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine Draufsicht der Drehscheibe und der stationären Kontakte der elektrischen Kontaktiervorrichtung, der vorliegenden Erfindung mit einem Paar von Schlitz- bzw. Spaltmotoren, die den Scheibenkontakt und den stationären Kontakt abdekken;
Fig. 6 ist eine Seitenanssciht der Drehscheibe der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung mit eingebetteten Metallplatten;
Fig. 7 ist eine Draufsicht der Drehscheibe, der stationären Kontakte und der Plattenbogenunterdrückungsvorrichtungen der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Drehkontaktiervorrichtung und der Plattenbogenunterdrückungsvorrichtungen der Fig. 7 der elektrischen Kontaktiervorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Eine gewisse Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur zur Bequemlichkeit und zur Bezugnahme verwendet und ist nicht einschränkend. Die Worte "aufwärts", "abwärts", "rechts", "links", "in Uhrzeigersinn" und "gegen den Uhrzeigersinn" werden Richtungen in den Zeichnungen bezeichnen, auf die Bezug genommen wird. Die Worte "nach innen" und "nach außen" werden sich auf Richtungen zu der jeweiligen geometrischen Mitte der Vorrichtung und zugeordneten bzw. bezeichneten Teilen davon hin und weg beziehen. Eine solche Terminologie wird die insbesondere oben erwähnten Worte und Ableitungen davon und Worte von ähnlicher Bedeutung aufweisen.
Fig. 1 ist eine persektivische Explosionsansicht der elektrischen Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung. Das grundlegende Element der elektrischen Kontaktiervorrichtung 80 ist eine Drehantriebsanordnung 90, die zur Drehung veranlaßt wird, wenn die elektrische Kontaktiervorrichtung 80 angewiesen wird, die elektrische Verbindung entweder vorzunehmen oder zu unterbrechen, was es gestattet, daß elektrische Leistung von einer Leistungsquelle zu einer elektrischen Vorrichtung fließt, von denen keine in den Zeichnungen gezeigt ist. Die elektrische Kontaktiervorrichtung 80 kann aus einer Vielzahl von Drehscheibenanordnungen 90 bestehen, die mechanisch parallel verbunden sind, um dadurch das gleichzeitige Vornehmen oder Unterbrechen einer Vielzahl von elektrischen Verbindungen vorzusehen, um eine Vielzahl von elektrischen Vorrichtungen zu steuern.
Durch die Anwendung der elektrischen Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung kann ein elektronischer Steuersignalgenerator, wie beispielsweise eine (nicht gezeigte) mikroprozessorbasierte Steuervorrichtung verwendet werden, um der elektrischen Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung zu signalisieren, daß sie entweder eine elektrische Schaltung bzw. einen Schaltvorgang vornimmt oder unterbricht, wodurch gestattet wird, daß elektrische Leistung von einer elektrischen Vorrichtung zur anderen fließt, oder alternativ, um den Fluß der elektrischen Energie zwischen der Leistungsquelle und den Vorrichtungen zu beenden.
Eine einzigartige Konstruktion wird für einen Scheibenleiter 102 verwendet, der dahingehend funktioniert, daß er elektro-magnetisch eingeleitetes Drehmoment liefert, und zwar immer wenn ein hoher elektrischer Strom durch den Scheibenleiter 102 fließt, wo der Scheibenleiter 102 auf einer Drehscheibe 100 montiert bzw. befestigt ist, die drehbar auf einem (nicht gezeigten) Tragrahmen an der Mittelschwenkvorrichtung (Drehlagerglied) 114 getragen wird. Der Scheibenleiter 102 trägt den linken Scheibenkontakt 106 an einem Ende und den rechten Scheibenkontakt 108 am zweiten Ende. Wenn die Drehscheibe 100 in einer gegebenen Drehposition ist, ist der linke Scheibenkontakt 106 im wesentlichen in Ausrichtung und kommt in elektrischen Kontakt mit dem linken stationären Kontakt 110, der vom Rahmen getragen wird. Genauso ist der rechte Scheibenkontakt 108 im wesentlichen in Ausrichtung und kommt in elektrischen Kontakt mit dem rechten stationären Kontakt 112, der auch vom Rahmen getragen wird, wenn die Drehscheibe 100 in einem festgelegten Bereich einer Drehposition liegt, und elektrischer Strom kann durch den rechten stationären Kontakt 112 in dem rechten Scheibenkontakt 108 fließen, wobei er durch den Scheibenleiter 102 in den linken Scheibenkontakt 106 und in den linken stationären Kontakt 110 läuft, der mit einer elektrischen Vorrichtung verbunden ist, die zu steuern ist. Wenn die Drehscheibe 100 in einer anderen Drehposition ist, sind weder der linke noch der rechte stationäre Kontakt 110, 112 in Kontakt mit den linken oder rechten Scheibenkontakten 106, 108, so daß keine elektrische Leistung durch die elektrische Kontaktiervorrichtung 80 fließt.
Die Drehscheibenanordnung 90 wird drehbar auf dem Rahmen durch ein Paar von Gabelkupplungen, einer inneren Gabelkupplung 122 und einer äußeren Gabelkupplung 126 getragen, wobei an der inneren Gabelkupplung 122 eine Kupplungspilotvorrichtung bzw. Kupplungsvorsteuervorrichtung 120 montiert ist, die drehbar mit der Mittelschwenkvorrichtung 114 in Eingriff steht, was gestattet, daß die Drehscheibenanordnung 90 sich axial nach innen und nach außen bewegt, wo eine Feder 124 zwischen der inneren Gabelkupplung 122 in der Mittelschwenkvorichtung 114 sitzt. Ein Hebel 118 ist mit der Drehscheibenanordnung 90 verbunden, und zwar mittels der äußeren Gabelkupplung 126 und wirkt als ein Verbindungspunkt zur Anbringung des Ausgangs- bzw. der Ausgangsgröße einer gewissen Form einer Betätigungsvorrichtung. Die Mittelschwenkvorrichtung 114 ist undrehbar an der Drehscheibe 100 angebracht, so daß der Gesamteffekt ist, daß die Scheibenanordnung 90 durch Federkraft weg von der inneren Gabelkupplung 122 gespannt wird. Auch bildet die äußere Gabelkupplung 126 die Traganordnung für die Drehscheibe 100, die eine äußere Gabel 128a und eine äußere Gabel 130a aufweist, wobei die äußere Gabel 128a durch einen Scheibengabelschlitz 146 hindurchläuft und damit in Eingriff steht und durch einen Gabelschlitz 136 im Hebel 118 hindurchgeht und damit in Eingriff steht und überlappt und mechanisch an der inneren Gabel 128b angebracht ist, die ein Teil der inneren Gabelkupplung 122 ist. Genau so steht die äußere Gabel 130a mit einem Scheibengabelschlitz 144 in Eingriff und geht dahindurch, der in der Drehscheibe 100 zu finden ist, und kommt in Eingriff mit dem Gabelschlitz 134 und geht dahindurch, der im Hebel 118 zu finden ist und überlappt und ist mechanisch an einer inneren Gabel 130b angebracht, die Teil einer inneren Gabelkupplung 122 ist. Der Gabelschwenkstift 132 wird in einer Art Lager getragen, welches an dem (nicht gezeigten) Rahmen angebracht ist, so daß die äußere Gabelkupplung 126 sich relativ zum, Rahmen drehen kann. Wenn keine weitere Drehscheibe parallel anzuschliessen bzw. zu verbinden ist, um eine zweite elektrische Schaltung zu steuern, dann funktioniert die innere Gabelkupplung 122 ähnlich der äußeren Gabelkupplung 126 und ein weiteres Lager wird am Rahmen montiert bzw. befestigt, um drehbar die innere Gabelkupplung 122 mit einem weiteren Gabelschwenkstift zu tragen, und zwar ähnlich dem Gabelschwenkstift 132. Wenn eine zweite Drehscheibe identisch mit der Drehscheibe 100 zu verwenden ist und von der gleichen Betätigungsvorrichtung gesteuert wird, greifen die innere Gabel 128b und die innere Gabel 130b in Scheibengabelschlitze und Scheibenschlitze der zweiten (nicht gezeigten) Drehscheibe ein, und zwar ähnlich den Scheibengabelschlitzen 142, 146 und den Scheibenschlitzen 134, 136. In gleicher Weise können darauffolgende Drehscheiben zugefügt werden, um die Leitung oder Nicht-Leitung von elektrischer Energie durch einen zweiten linken stationären Kontakt zu steuern, und zwar zu einem zweiten rechten stationären Kontakt in ähnlicher Weise wie die linken und rechten stationären Kontakte 110, 112, wo die Sammlung bzw. Anordnung von Drehscheiben drehbar auf einer Seite durch den Gabelschwenkstift 132 getragen wird, und auf einer zweiten Seite am entgegengesetzten Ende der Anordnung durch einen (nicht gezeigten) ähnlichen Gabelschwenkstift, der mit einer zweiten Lagerstruktur in Eingriff steht, die am (nicht gezeigten) Rahmen verankert ist.
Um zu verhindern, daß sich die Drehscheibe 100 von der Aus- in die An-Position dreht, wo kein Strom vom linken stationären Kontakt 110 durch den Scheibenleiter 102 zum rechten stationären Kontakt 112 fließen kann, wobei sowohl der linke stationäre Kontakt 110 als auch der rechte stationäre Kontakt 112 nicht in Ausrichtung mit dem linken Scheibenkontakt 106 oder dem rechten Scheibenkontakt 108 sind, wird jeweils ein Stopp- bzw. Haltehebel 158 verwendet, der einen Stopp- bzw. Haltestift 160 besitzt und drehbar vom Rahmen durch die Stoppschwenkvorrichtung 162 getragen wird, verwendet, um die Stopplatte 156 in Eingriff zu bringen, die auf der Drehscheibe 100 befestigt ist. Insbesondere kann der Stopphebel 158 bewegt werden und dreht sich um die Stoppschwenkvorrichtung 162, so daß der Stoppstift 160 mit der Stopplatte 156 in Eingriff kommt, wodurch verhindert wird, daß die Drehscheibenanordnung 90 sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, so daß der linke stationäre Kontakt 110 und der rechte stationäre Kontakt 112 von dem linken Scheibenkontakt 106 und dem rechten Scheibenkontakt 108 getrennt bleiben. Sobald der Stopphebel 158 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, wodurch durch der Stoppstift 160 von der Stopplatte 156 außer Eingriff kommt, kann sich die Drehscheibenanordnung 90 frei entweder im Uhrzeigersinnm oder gegen den Uhrzeigersinn bewegen, wie von der (nicht gezeigten) elektronischen Steuervorrichtung angewiesen.
Der linke stationäre Kontakt 110 wird weg von der Drehscheibe 100 durch eine Trennrampe 140 gehalten, und genauso wird der rechte stationäre Kontakt 112 weg von der Drehscheibe 100 durch eine Trennrampe 142 gehalten. Die Trennrampe 140 ist in der Außenfläche der Drehscheibe 100 eingebaut und liegt darauf. Eine dünne Kante ist benachbart zum Scheibenkontakt 106 montiert bzw. befestigt und steigt sich in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn erstreckend an Dicke. Genauso wird die zweite Trennrampe 142 in Verbindung mit dem Scheibenkontakt 108 verwendet, wobei sich die zweite Trennrampe 142 weg vom Scheibenkontakt 108 erstreckt, und zwar entgegengesetzt zum Scheibenleiter 102 und steigend in der Dicke. Der Zweck der Trennrampen 140, 142 ist es, die stationären Kontakte 110, 112 weg von der Drehscheibe 100 zu drücken, wenn die Drehscheibe 100 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird und keine elektrische Leistung durch die elektrische Kontaktiervorrichtung 80 übertragen wird.
Immer wenn der linke Scheibenkontakt 106 oder der rechte Scheibenkontakt 108 entweder gerade in Ausrichtung und in physischen Kontakt mit dem linken stationären Kontakt 110 bzw. dem rechten stationären Kontakt 112 kommen, oder wenn die Drehscheibenanordnung 90 sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt, die im Uhrzeigersinn ist, wo der linke Scheibenkontakt 106 und der rechte Scheibenkontakt 108 gerade mit dem linken stationären Kontakt 110 und dem rechten stationären Kontakt 112 jeweils außer Eingriff kommen, wird ein elektrischer Lichtbogen erzeugt, was ein Pitting bzw. eine Grübchenbildung und eine Verschlechterung der Leistung und der Lebensdauer der Kontaktmatenahen bewirken kann. Um den Bogen weg von den Kontaktelementen zu bewegen, wird eine Scheibenbogenplatte 148 in der Drehscheibe 100 eingebettet oder daran angebracht, und wird auf der entgegengesetzten Seite der Drehscheibe 100 angeordnet, und zwar als die Position des rechten Scheibenkontaktes 108. Genauso ist eine Scheibenbogenplatte 150 entgegengesetzt zu und gerade außer Ausrichtung mit dem linken Scheibenkontakt 106 befestigt bzw. montiert, wobei die Scheibenbogenplatte 150 gerade geringfügig zur Trennrampe 140 hin verschoben ist.
Beide Scheibenbogenplatten 148 und 150 sind aus einem magnetisch leitenden Material, wie beispielsweise Stahl hergestellt. Beide Scheibenbogenplatten sind eingebettet und/oder eingeformt bzw. geschmolzen in die Drehscheibe 100 oder können daran angebracht werden, und zwar unter Verwendung eines Klebemittels oder anderer Anbringungsverfahren. Die Drehscheibe 100 ist aus einem Material hergestellt, welches Isolierqualitäten besitzt, und zwar mit Bezug auf den elektrischen Stromfluß. Ein allgemein verwendetes Material für die Drehscheibe 100 würde Fiberglas, Keramik oder ein Phenol-Polymer oder form- bzw. gießbares Polymer sein, welches in die geeignete Form gegossen bzw. geformt oder geschnitten sein könnte. Im allgemeinen sind Leiter, wie beispielsweise der linke stationäre Kontakt 110 und der rechte stationäre Kontakt 112 und der Scheibenleiter 102 aus einem elektrisch stark leitfähigen Material gemacht, wie beispielsweise Kupfer oder irgendeinem anderen Material mit ähnlichen elektrischen Charakteristiken. Der linke Scheibenkontakt 106 und der rechte Scheibenkontakt 108 sind aus einem speziellen Kontaktmaterial gemacht, welches hochleitfähig ist, welches einer Bogenbildung bei Hochstromsituationen widerstehen kann, wie beispielsweise einer silberbasierten Naterialmischung. Die Trennrampen 140 und 142 sind aus dem gleichen Material wie die Drehscheibe 100 oder aus irgendeinem anderen nicht leitendem Material, idealerweise mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten, wenn sie in Kontakt mit dem linken stationären Kontakt 110 oder dem rechten stationären Kontakt 112 sind.
Die Feder 124 wird zusammengedrückt, wenn Komponenten der elektrischen Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung montiert werden, so daß die Drehscheibenanordnung 90 weg von der Kupplungspilotvorrichtung bzw. Kupplungsvorsteuervorrichtung 120 gedrückt wird&sub1; wodurch die Drehscheibenanordnung 90 zu den linken und rechten stationären Kontakten 110 und 112 nach außen gedrückt wird. Die Funktion der Feder 124 ist es, sicherzustellen, daß ein elektrischer Kontakt vorgenommen wird, wenn die Drehscheibenanordnung 90 in eine Position gedreht wird, wie beispielsweise daß der linke Scheibenkontakt 106 und der rechte Scheibenkontakt 108 in Kontakt und Ausrichtung mit dem linken stationären Kontakt 110 bzw. dem rechten stationären Kontakt 112 kommen. Die Feder 124 ist als Schraubenfeder gezeigt, die im allgemeinen aus Stahlmaterial hergestellt wird, obwohl andere Bauarten von Federkonfigurationen in Betracht gezogen werden könnten, die eine ähnliche Kraft auf die Drehscheibenanordnung 90 erzeugen.
Um die Drehscheibenanordnung 90 zu drehen, ist eine Betätigungsvorrichtung 169 am Hebel 118 angebracht. Die Betätigungsvorrichtung 169 würde mit einer gewissen Art einer Befestigungshardware bzw. von Befestigungsmitteln an dem Tragrahmen montiert bzw. befestigt, und zwar in einer Weise, die dafür sorgt, daß eine Reaktions- bzw. Gegenkraft absorbiert wird, und zwar durch den Tragrahmen, wenn die Betätigungsvorrichtung 169 erregt bzw. eingeschaltet ist. Die Betätigungsvorrichtung 169 bewegt einen Betätigungsvorrichtungsstößel 170 nach innen und nach außen in axialer Weise, und zwar auf eine Einleitung eines Steuersignals von den Betätigungsvorrichtungseingangsleitungen 174 hin. Der Betätigungskolben bzw. Betätigungsstößel 170 ist am Hebel 118 angebracht, und zwar mittels einer Betätigungsfeder 180, wobei ein Ende der Betätigungsfeder 180 am Hebel 118 angebracht ist, und wobei das entgegengetzte Ende der Feder 180 am Betätigungsvorrichtungsstößel 170 mittels des Eingriffes eines Stößel- bzw. Kolbenloches 172 angebracht ist. Wenn somit die Betätigungsvorrichtung 168 elektrisch von der elektronischen Steuervorrichtung aktiviert wird, bewegt sich der Betätigungsvorrichtungstößel 170 in den Körper der Betätigungsvorrichtung 169, wodurch eine Kraft aufgeprägt wird, die durch die Betätigungsvorrichtungsfeder wirkt, und zwar auf den Hebel 118, was bewirkt, daß die Drehscheibenanordnung 90 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, was die linken und rechten Scheibenkontakte 106 und 108 in Ausrichtung mit den linken und rechten stationären Kontakten 110 und 112 bringt, woraufhin elektrischer Strom vom linken stationären Kontakt 110 durch den Scheibenleiter 102 und zum rechten stationären Kontakt 112 oder umgekehrt fließen kann. Die Betätigungsvorrichtungsfeder 180 gestattet es, daß der Hebel 118 entgegen der Bewegung bewegt wird, die von der Betätigungsvorichtung 169 aufgeprägt wird, und die Leiteranordnung 90 kann in die offene elektrische Schaltung gedreht werden, und zwar ungeachtet der Position der Betätigungsvorrichtung 169. Dieses Merkmal wird sehr wichtig, wenn ein Überlaststrom angetroffen wird, da die Konstruktionsmerkmale der Kontaktanordnung 90 ein Drehmoment um die Drehscheibe 100 einleiten, welches dahingehend wirkt, daß es die Scheibenanordnung 90 im Uhrzeigersinn dreht, und die Kontakte öffnet. In gleicher Weise könnte eine Vielzahl von Drehscheibenanordnungen 90 dupliziert werden und mechanisch verbunden werden, um den Fluß von elektrischem Strom durch eine Vielzahl von Schaltungen zu steuern.
Eine Rückstellfeder 176 ist auch am Hebel 118 angebracht, wobei das andere Ende der Rückstellfeder 176 an einem mechanischen Grund 178 am Rahmen angebracht ist. Die Rückholfeder 176 ist in Spannung und wirkt dahingehend, daß sie die Drehscheibenanordnung 90 in einer Richtung im Uhrzeigersinn dreht, so daß der linke stationäre Kontakt 110 mit der Trennrampe 140 in Eingriff kommt, und daß in gleicher Weise der rechte stationäre Kontakt 112 mit der Trennrampe 142 in Eingriff kommt, wodurch ein Fluß von elektrischem Strom vom linken stationären Kontakt 110 zum rechten stationären Kontakt 112 verhindert wird. Dies tritt auf, wenn die Betätigungsvorrichtung 169 nicht erregt bzw. eingeschaltet ist, und tendiert dazu aufzutreten, wenn ein hoher Strom in den Scheibenleiter 102 eingeleitet wird.
Andere Bogenunterdrückungsvorrichtungen, die auch in Fig. 1 gezeigt sind, weisen die Schlitz- bzw. Spaltmotoren 152 und 154 auf, und die Bogenunterdrückungsplattenanordnungen 258a und 258b, die unten genauer besprochen werden. Mit Bezug auf Fig. 2 ist eine Draufsicht der Drehscheibenanordnung 90 gezeigt, die auf dem Tragrahmenwerk bzw. Tragrahmenteil 123 befestigt ist, die die äußere Gabelkupplung 126 und die innere Gabelkupplung 122 aufweist. Fig. 2 zeigt wie die Drehanordnung, die die Drehscheibenanordnung 90 aufweist, auf dem Tragrahmenteil 123 befesigt ist und von der Feder 124 in einer Richtung federgespannt ist, die die Drehscheibenanordnung 90 weg vom Hebel 118 vorspannt. Die Feder 124 ist in einem zusammengedrückten Zustand gezeigt und eingeschlossen um und zwischen der Mittelschwenkvorrichtung 114 und durch das Ende der Kupplungspilot- bzw. Kupplungsvorsteuervorrichtung 120. Es sei auch klar gezeigt, wie die Mittelschwenkvorichtung 114 gleitend von der Kupplungspilotvorrichtung 120 getragen wird, so daß die Drehscheibenanordnung 90 sowohl durch die äußere Gabelkupplung 126 (durch die äußere Gabel 128a und die äußere Gabel 130a) getragen wird, und auch getragen wird durch den Eingriff der Mittelschwenkvorrichtung 114 mit der Kupplungspilotvorrichtung 120. Die Kupplungspilotvorrichtung 120 ist an der inneren Gabelkupplung 122 angebracht. Der gleitende Eingriff der Mittelschwenkvorrichtung 114 mit der Kupplungspilotvorrichtung 120 gestattet es, daß sich die Drehscheibenanordnung 90 nach innen oder nach außen bewegt, und zwar auf Grund der Kraft der Feder 124 entsprechend den erforderlichen, um den linken Scheibenkontakt 106 und den rechten Scheibenkontakt 108 gegen die linken und rechten stationären Kontakte 110 bzw. 112 zu drücken bzw. zu belasten.
Wenn die Betätigungsvorrichtung 169 erregt wird, wird eine Zugkraft am Hebel 118 aufgebracht, was bewirkt, daß sich die Scheibe gegen den Uhrzeigersinn dreht, wodurch gestattet wird, daß ein elektrischer Strom durch den Scheibenleiter 102 fließt. Wenn die Betätigungsvorrichtung 169 nicht erregt wird, zieht die Rückholfeder 176 die Drehscheibenanordnung im Uhrzeigersinn und unterdrückt den Fluß der elektrischen Leistung durch die Kontakte 106, 108, 110 und 112.
Wenn nur eine Drehscheibenanordnung 90 zu verwenden ist, muß ein anderer Drehträger vorgesehen werden, und zwar ähnlich dem als Gabelschwenkstift 132 gezeigten auf der entgegengesetzten Seite der Vorrichtung auf der inneren Gabelkupplung, um für eine Drehung zu sorgen, die von Lagern unterstützt wird, die am Tragrahmen angebracht sind, wodurch gestattet wird, daß die Anordnung mit Bezug darauf rotiert.
Es ist auch in Fig. 2 klar, die Beziehung des Scheibenleiters 102 zur Drehscheibe 100 gezeigt, wobei die Drehscheibe 100 Scheibenfaltungen 104a und 104b besitzt, was gestattet, daß der Scheibenleiter 102 im wesentlichen auf der Innenseite der Drehscheibe 100 im Mittelabschnitt liegt, und dann durch Schlitze hindurchgeht, die in den Scheibenfaltungen 104a und 104b eingeschnitten sind, um zu gestatten, daß der Drehscheibenleiter 102 durch die Außenseite der Drehscheibe 100 hindurchgeht und auf der Außenseite liegt, wo die linken und rechten Scheibenkontakte 106 und 108 befestigt sind. Diese Konfiguration sieht eine stabilere mechanische Anordnung vor, und zwar zur Funktion und zum Tragen der Vorrichtung insbesondere der Drehscheibenanordnung 90.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Scheibenleiters 102 gezeigt, und zwar mit den elektro-magnetischen Kräften, die eingeleitet werden, wenn ein elektrischer Strom dadurch vom rechten Scheibenkontakt 108 zum linken Scheibenkontakt 106 fließt.
Der Scheibenleiter 102 besteht aus einem linken Kontaktkissen 105 auf dem der linke Scheibenkontakt 106 befestigt bzw. montiert ist. Das linke Kontaktkissen 105 ist im Grunde genommen senkrecht zum linken Leiterschenkel 109, der sich von einem Mittelabschnitt 111 erstreckt und damit verbunden ist, der im Grunde genommen senkrecht zu sowohl dem linken Leiterschenkel 109 als auch einem rechten Leiterschenkel 113 ist. Der linke Leiterschenkel 113 ist parallel zum rechten Leiterschenkel 109, jedoch liegt der linke Leiterschenkel 109 über der Drehachse 103, und der rechte Leiterschenkel 113 liegt unter der Drehachse 103. Das rechte Kontaktkissen 107 erstreckt sich dann nach oben von dem rechten Leiterschenkel 113, auf dem der rechte Scheibenkontakt 108 befestigt ist. In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die linken und rechten Scheibenkontakte auf einer diametralen Linie, die durch die Drehachse 103 hindurchläuft
Die stromeingeleiteten bzw. durch Strom verursachten elektro-magnetischen Kräfte werden als B1 und B2 bezeichnet und werden eingeleitet bzw. erzeugt, wenn ein elektrischer Strom von einer elektrischen Stromquelle geleitet wird, die mit dem rechten stationären Kontakt 112 verbunden ist, und durch den Scheibenleiter 102 zur elektrischen anzutreibenden Vorrichtung fließt, die mit dem linken stationären Kontakt 110 elektrisch verbunden ist. Auf Grund der speziellen Form des Scheibenleiters 102, der in Form eines "Z" ist, liegt der elektrische Strom B1 unter dem C1 bezeichneten Strom, und ein elektro-magnetisches Drehmoment wird eingeleitet, und zwar auf Grund der durch Strom erzeugten elekto-magnetischen Kräfte B1 und B2, die in einem Abstand davon von der Drehscheibenschwenkvorrichtung oder der Drehachse 103 wirken. Das Drehmoment, welches von diesen Kräften entwickelt wird, tendiert dazu, die Drehscheibenanordnung 90 im Uhrzeigersinn zu drehen. Das Drehmoment B2 ist das Ergebnis einer elektro-magnetischen Gegenwirkung zwischen den Strömen A2 und C2. Das Drehmoment B1 ist das Ergebnis einer elektromagnetischen Gegenwirkung zwischen den Strömen A1 und C1. Wenn die Drehscheibenanordnung 90 im Uhrzeigersinn gedreht wird, sind der linke stationäre Kontakt 110 und der rechte stationäre Kontakt 112 vom linken Scheibenkontakt 106 bzw. vom rechten Scheibenkontakt 108 getrennt, woraufhin der elektrische Strom nicht weiter durch die elektrische Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung fließt. Wenn somit ein sehr großer Strom, wie beispielsweise der, der von einem Kurzschluß erzeugt wird, in die elektrische Kontaktiervorrichtung 80 eingeleitet wird, erzeugt die spezielle Form und die Konstruktion der Scheibenkontaktiervorrichtung 102 Drehmomente B1 und B2, die dazu tendieren, die Drehscheibenanordnung 90 im Uhrzeigersinn zu drehen, um den Fluß des elektrischen Stromes zu unterbrechen.
Fig. 4 zeigt auch andere durch Strom eingeleitete elektro-magnetische Kräfte, die durch die Konstruktion bzw. Auslegung des linken stationären Kontaktes 110 und eine ähnliche Konstruktion des rechten stationären Kontaktes 112 in einer Konfiguration, die als "Rückstellleiter" (turn back) bekannt ist, erzeugt werden. Fig. 4 ist eine Ansicht des Scheibenleiters 102, wenn er in elektrischem Kontakt durch die linken und rechten Scheibenkontakte 106 und 108 mit dem linken und rechten stationären Kontakten 110 und 112 ist. In Fig. 4 ist der Fluß des elektrischen Stroms gezeigt, und zwar von dort, wo die Leistungsversorgung mit dem rechten stationären Kontakt 112 verbunden ist, und ist als Strompfeil C1 gezeigt, woraufhin er zurückkehrt und durch den rechten Scheibenkontakt 108 in den Scheibenleiter 102 fließt, und zwar gezeigt durch den Strompfeil A1 zur anderen Seite des Scheibenleiters 102, gezeigt als Strompfeil A2, dann durch den linken Scheibenkontakt 106 und in den anderen Rückkehrleiter, der als linker stationärer Kontakt 110 bezeichnet wird, wo der Strom in Kontakt als Strompfeil C2 gezeigt ist, der "Zurückkehrt" und in die entgegengesetzte Richtung fließt. Der Netto-Effekt bzw. das Ergebnis der Rückkehrleiter 112 und 110 ist es, eine Kraft auf Grund des Flusses des elektrischen Stroms zu erzeugen, der als D1 und D2 gezeigt ist, die dazu tendiert, die linken und rechten Scheibenkontakte 106 und 108 von ihren jeweiligen linken und rechten stationären Kontakten 110 und 112 zu trennen, wenn ein hoher Strom darin eingeleitet wird. Dies hilft auch dazu bei, die elektrische Schaltung der elektrischen Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung zu öffnen, um den elektrischen Pfad von der Leistungsquelle zur (nicht gezeigten) elektrischen Vorrichtung zu unterbrechen.
Immer wenn die elektrischen Kontakte eine elektrische Schaltung bzw. Verbindung vornehmen oder unterbrechen, wird elektrische Energie in Form eines elektrischen Lichtbogens erzeugt, der zwischen den Kontakten fließt, wodurch ein Schaden daran bewirkt wird. Ein Weg zur Dissipierung bzw. Ableitung und Rückleitung einer solchen elektrischen Lichtbogen- bzw. Bogenenergie ist in Fig. 5 gezeigt, wo ein rechter Schlitz- bzw. Spaltmotor 152 und ein linker 154 gezeigt sind und die elektrischen Kontakte umschließen, insbesondere die linken und rechten Scheibenkontakte 106 und 108 und die linken und rechten stationären Kontakte 110 und 112. Die rechten und linken Schlitzmotoren 152 und 154 sind in eine U-Form geformt, und zwar aus elektro-magnetisch leitendem Material, wie beispielsweise Stahl. Die rechten und linken Schlitz- bzw. Spaltmotoren 152 und 154 verbessern die Bewegung des Bogens weg von den Kontaktpaaren, und zwar erzeugt von den Kontaktpaaren durch Steigern der Kräfte B1, B2, D1 und D2 und durch Bewegung des Bogens weg von den Kontakten, und zwar schneller, wodurch die Kontaktlebensdauer vergrößert wird und die Gesamtleistung verbessert wird.
Ein anderer Weg zur Rückleitung der Bogenenergie, die erzeugt wird, wenn die Kontaktpaare eine elektrische Schaltung vornehmen oder unterbrechen, ist in Fig. 6 gezeigt, die eine Seitenansicht einer Drehscheibenanordnung 90 ist, und zwar gesehen von der Hinterseite der in Fig. 1 gezeigten Drehscheibenanordnung 90. Wie oben besprochen, sind Scheibenbogenplatten 148 und 150 an der Drehscheibe 100 montiert bzw. befestigt und auf der entgegengesetzten Seite der Drehscheibe 100 als der Scheibenkontakt 106 und der rechte Scheibenkontakt 108 positioniert. Die Scheibenbogenplatten 148 und 150 sind radial von den stationären Kontakten 110 und 112 getrennt und in der gleichen Richtung wie die stationären Kontakte 110 und 112 sich bewegen würden, wenn die Drehscheibenanordnung 90 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um den Fluß des elektrischen Stroms zu unterbrechen. In anderen Worten sind die Scheibenbogenplatten 148 und 150 ungefähr gegenüberliegend zur Montage- bzw. Befestigungsposition der Trennrampen 140 und 142 gelegen. Die Funktion der Scheibenbogenplatten 148 und 150 ist es, die Bewegung des Bogens weg von den Kontaktpaaren zu verbessern, der gebildet wird, wenn die Kontaktpaare 112, 108 und 110, 106 den Fluß des elektrischen Stroms vornehmen bzw. schalten oder unterbrechen, wodurch die Funktionslebensdauer und die Gesamtleistung der Kontakte verbessert wird.
Wieder mit Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte elektrische Kontaktiervorrichtung 80 der vorliegenden Erfindung ist ein weiterer Weg zur Rückleitung des Flusses von Bogenenergie, die erzeugt wird, wenn die Kontaktpaare 108, 112 und 106, 110 einen elektrischen Kontakt vornehmen bzw. erzeugen oder unterbrechen, eine Bogenunterdrückungsvorrichtung 258a und eine Bogenunterdrückungsvorrichtung 258b, die sofort benachbart zu den Kontaktpaaren angeordnet sind. Die Bogenunterdrückungsvorrichtungen 258a und 258b sind aus einer Vielzahl von Bogenunterdrückungsplatten 266a und 266b gebildet, die in annähernd paralleler Beziehung zueinander angeordnet sind und die durch Befestigungsmittel zusammengehalten werden. Der Bogen von den Kontakten bewegt sich in die Bogenunterdrückungsvorrichtung 258a und 258b, wodurch der Schaden an den Kontaktpaaren verringert wird, welches durch die linken und rechten Scheibenkontakte 106 und 108 gebildet wird, die jeweils in Kontakt treten mit den linken und rechten stationären Kontakten 110 und 112. Dieses Verfahren zur Kanalleitung von Bogenenergie ist in der Technik wohl bekannt, entwickelt und wird weithin vor dieser Offenbarung verwendet.
Eine weitere Möglichkeit, die entweder alleine oder in Verbindung mit den Arten der zuvor besprochenen Lichtbogensteuerung verwendet werden kann, ist unten mit Bezug auf Fig. 7 und 8 besprochen und gezeigt. Fig. 7 ist eine Draufsicht des Scheibenleiters 102 und der Kontaktpaare 108, 112 und 106, 110, wenn eine Bogenplattenanordnung 166a sofort benachbart zum linken Scheibenkontakt 106 und zum linken stationären Kontakt 110 angeordnet ist und eine zweite Bogenplattenanordnung 166b wird direkt benachbart zum rechten Scheibenkontakt 108 und zum rechten stationären Kontakt 112 angeordnet.
Sowohl die linken als auch die rechten Bogen- bzw. Lichtbogenplattenanordnungen 166a und 166b sind klarer in Fig. 8 gezeigt, wo eine Seitenansicht der Drehscheibenanordnung 90 und der linken Bogenplattenanordnung 166a und der rechten Bogenplattenanordnung 166b gezeigt ist. Die Bogenplattenanordnungen 166a und 166b bestehen aus einer Vielzhl von annähernd parallelen Platten in zwei Bogenplattenunteranordnungen, eine für jedes Kontaktpaar einer Unteranordnung, die als die Unteranordnungsbogenplatten 170a und 170b bekannt sind, die aus einer Vielzahl von annähernd parallelen Platten bestehen bzw. hergestellt sind, die in einer gemeinsamen Ebene mit der Drehscheibe 100 liegen. Eine zweite Unteranordnung von Radialbogenplatten 168a und 168b sind Platten, die eine Längsachse besitzen, die entlang der Radiallinien liegt, die aus dem Schwenkpunkt oder der Drehachse 103 der Drehscheibe 100 nach außen hervorkommen, und sie liegen jeweils in einer inividuellen Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der einen ist, die von den Unteranordnungsbogenplatten 170a und 170b eingerichtet werden. Somit bilden in dieser Weise die Radialbogenplatten 168a und 168b individuelle Ebenen, die im wesentlichen senkrecht zu der einen sind, die von der Drehscheibe 100 eingerichtet wird.
Die Funktion der linken und rechten Unteranordnungsbogen platten 170a und 170b und der linken und rechten Radialbogenplatten 168a und 168b ist es, den Bogen zu spalten und zu kühlen, der erzeugt wird, wenn die Kontakte 106 und 108 einen elektrischen Stromfluß ermöglichen bzw. vornehmen oder unterbrechen. Die linken und rechten Unteranordnungsbogenplatten 170a und 170b spalten und kühlen anfänglich den brechenden Bogen, der sich dann in die linken und rechten radialen Bogenplatten 168a und 168b erstreckt, wodurch ein wirkungsvolleres Auslöschen des Bogens vorgesehen wird, als bei einer Technologie des Standes der Technik unter Verwendung einer Vielzahl von parallelen Bogenplatten möglich wäre, wie jenen, die in den linken und rechten parallelen Bogenplatten 170a und 170b zu finden sind, die alleine verwendet werden. Die Bogenplatten sind im allgemeinen aus elektrisch und/oder elektro-magnetisch leitenden Materialien gemacht, wie beispielsweise Stahl, jedoch werden andere Materialien in Betracht gezogen und sind in diesem Anwendungsgebiet zu finden.
Obwohl diese Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen mit einem gewissen Grad an spezieller Bezugnahme beschrieben worden ist, sei bemerkt, daß solche Beschreibungen nur beispielhaft sind, und daß gewisse Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie im folgenden beansprucht, möglich sind.

Claims

1. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) zur Verbindung und zur Trennung einer Quelle elektronischer Leistung mit einer elektrischen Vorrichtung ansprechend auf ein elektronisches Steuersignal, wobei folgendes vorgesehen ist:

Betätigungsmittel (169) zur Drehung einer Drehscheibenanordnung (90) ansprechend auf das elektronische Signal;

ein Tragrahmen zum Tragen der Komponenten der elektrischen Kontaktiervorichtung (80);

wobei die Drehscheibenanordnung (90) um eine Drehachse (103) drehbar ist und folgendes aufweist: eine Drehscheibe (100) mit einem daran angebrachten Leiterelement (102), wobei die Drehscheibe (100) eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, und wobei das Leiterlement (102) ein erstes und ein zweites an der Vorderseite angebrachtes Ende aufweist, einen ersten Scheibenkontakt (106) angebracht an dem ersten Ende und einen zweiten Scheibenkontakt (108) angebracht an dem zweiten Ende, wobei die Drehscheibenanordnung (90) schwenkbar an dem Tragrahmen gelagert ist und mechanisch mit den Betätigungsmitteln (169) verbunden ist zur Drehung der Drehscheibe (100), wobei die Drehscheibe (100) eine erste Trennrampe (140) und eine zweite Trennrampe (142) jeweils positioniert und sich von dem ersten bzw. zweiten Scheibenkontakt (106, 108) erstreckend aufweist, wobei die ersten und die zweiten Trennrampen (140, 142) einen relativ dünnen Abschnitt benachbart zu dem ersten bzw. zweiten Scheibenkontakt (106, 108) aufweist, und eine ansteigende Abschnittsdicke besitzt entlang eines Pfades konzentrisch zu der Drehachse (103), wobei das Leiterelement (102) symmetrisch bezüglich der Drehachse (103) ausgebildet ist und einen ersten Kontaktpfad (105) aufweist, der sich grundsätzlich tangenzial von dem ersten Scheibenkontakt (106) erstreckt, wobei sich dann ein erster Leiterschenkel (109) grundsätzlich senkrecht von dem ersten Kontaktpfad (105) erstreckt, ein Mittelabschnitt (111) sich grundsätzlich senkrecht von dem ersten Leiterschenkel (109) erstreckt und durch die Drehachse (103) verläuft, wobei dann ein zweiter Leiterschenkel (113) sich grundsätzlich senkrecht von dem Mittelabschnitt (111) erstreckt und ein zweiter Kontaktpfad (107) sich grundsätzlich senkrecht von dem zweiten Leiterschenkel (113) zu dem zweiten Scheibenkontakt (108) erstreckt;

einen ersten stationären Leiter (110) mit einem Kontaktierteil im wesentlichen in Ausrichtung mit und in elektrischen Kontakt kommend mit dem ersten Scheibenkontakt (106) und sich zu der Drehachse (103) erstreckend, und zwar dann umkehrend und sich weg von der Drehachse (103) erstreckend;

einen zweiten stationären Leiter (112) mit einem Kontaktierteil im wesentlichen in Ausrichtung mit und in elektrischen Kontakt kommend mit dem zweiten Scheibenkontakt (108) und sich zu der Drehachse (103) erstreckend und sodann umkehrend und sich weg von der Drehachse (103) erstreckend, wobei der zweite stationäre Kontakt (112) mit einer Quelle elektrischer Leistung verbunden ist; und

eine Rückholfeder (176) mit einem ersten an der Drehscheibe (100) befestigten Ende und einem zweiten an dem Tragrahmen befestigten Ende um die Drehscheibe (100) in eine Richtung derart zu drücken oder zu zwingen, daß die elektrische Leistung von der elektrischen Vorrichtung getrennt wird.

2. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsmittel (169) mechanisch an der Drehscheibenanordnung (90) angebracht sind, und zwar durch ein elastisches Gelenk oder eine elastische Verbindung (180) um zu gestatten, daß die Drehscheibe (100) unabhängig von der Position der Betätigungsmittel (169) bewegt wird.

3. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 1, wobei die Drehscheibe (100) eine erste Scheibenbogenplatte (150) aufweist, und zwar hergestellt aus einem elektrisch-leitendem Material befestigt an der Rückseite der Drehscheibe (100) im wesentlichen entgegengesetzt zu dem erwähnten ersten Scheibenkontakt (106) und mit einer zweiten Scheibenbogenplatte (148) aus einem elektrisch-leitendem Material angebracht an der Rückseite der Drehscheibe (100) im wesentlichen entgegengesetzt zu dem zweiten Scheibenkontakt (108).

4. Elektrische Kontaktiervorichtung (80) nach Anspruch 1, wobei die Drehscheibenanordnung (90) zu dem ersten stationären Leiter (110) und dem zweiten stationären Leiter (112) durch eine Feder (124) hin gedrückt wird.

5. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 1, wobei die Drehscheibe (100) an einem Rahmenteil (126) getragen wird, der durch Öffnungen (144, 146) in der Drehscheibe (100) verläuft, und wobei der Rahmenteil (126) drehbar an dem erwähnten Rahmen an der Drehachse (103) der Drehscheibenanordnung (90) angebracht ist.

6. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 5, wobei eine Vielzahl von Drehscheiben (100) durch den erwähnten Rahmenteil (126) verbunden ist, und zwar in einer parallelen Art und Weise zur Verbindung und zur Trennung einer entsprechenden Anzahl von elektrischen Schaltungen.

7. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Bogenplatten (266a, 266b; 166a, 166b) benachbart zu dem ersten Scheibenkontakt (106) und dem zweiten Scheibenkontakt (108) angeordnet sind.

8. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von im wesentlichen parallelen Bogenplatten (166a, 166b) eine Vielzahl von Bogenplatten (170a) aufweist, und zwar unmittelbar benachbart zu dem ersten Scheibenkontakt (106) mit geometrischen Hauptebenen parallel zu der Drehscheibe (100) und mit einer Vielzahl von Bogenplatten (170b) unmittelbar benachbart zu dem zweiten Scheibenkontakt (108) mit geometrischen Ebenen parallel zu der Drehscheibe (100), und wobei eine Vielzahl der Bogenplatten (168a, 168b) benachbart zu der Drehscheibe (100) geometrische Hauptebenen senkrecht zur Drehscheibe (100) aufweist.

9. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 1, wobei der erste Scheibenkontakt (106) und der zweite Scheibenkontakt (108) von einem Schlitzmotor (152, 154) umfaßt bzw. umschlossen werden zur Erhöhung der Bogenbewegung und zur Drehung der Drehscheibenanordnung (90).

10. Elektrische Kontaktiervorrichtung (80) nach Anspruch 1, wobei die Drehscheibe (100) in zwei parallelen Ebenen liegt, und zwar in einer ersten Ebene in der die Drehachse (103) die Drehscheibe (100) schneidet, und in einer zweiten Ebene auf der das erste Ende und das zweite Ende des Leiterelements (102) liegen, wobei die Drehscheibe (100) Faltungen (104a, 104b) aufweist, wo der Teil der Drehscheibe (100) der in der ersten Ebene liegt sich vereinigt mit den Teilen der Drehscheibe (100) die in der zweiten Ebene liegen, wobei der Mittelabschnitt (111) des Leiterelements (102) auf der Rückseite der Drehscheibe (100) liegt, und wobei das erste Ende und das zweite Ende des Leiterelements (102) auf der Vorderseite der Drehscheibe (100) liegen.

11. Kontaktscheibenanordnung (90) zur Verwendung in einer elektrischen Kontaktiervorrichtung, wobei folgendes vorgesehen ist:

eine Kontaktscheibe (100) drehbar um eine Drehachse mit einer Vorder- und einer Rückseite gebildet aus einem elektrisch nicht leitendem Material;

ein leitendes Glied (102) mit einem ersten und einem zweiten Ende angebracht auf der Kontaktscheibe (100), wobei folgendes vorgesehen ist: ein erstes Kontaktkissen oder eine Kontaktfläche (105) angeordnet an dem ersten Ende und ein zweites Kontaktkissen oder eine Kontaktfläche (108) an dem zweiten Ende, ein erster Leiterschenkel (109) der sich von der ersten Kontaktfläche (105) aus erstreckt, ein Mittelabschnitt (111) angebracht an dem ersten Leiterschenkel (109) sich in einer Richtung senkrecht zu dem ersten Leiterschenkel (109) erstreckend und durch die Drehachse (103) verlaufend, ein zweiter Leiterschenkel (113) angebracht an dem Mittelabschnitt (111), wobei der zweite Leiterschenkel (113) senkrecht zu dem Mittelabschnitt (111) verläuft, und wobei der zweite Leiterschenkel (113) parallel zu dem ersten Leiterschenkel (109) angeordnet ist, wobei ferner ein zweites Kontaktkissen oder eine Kontaktfläche (107) an dem zweiten Leiterschenkel (113) angebracht ist;

eine erste Trennrampe (140) angebracht an der Vorderseite der Kontaktscheibe (100) benachbart zu der ersten Kontaktfläche (105), wobei die erste Trennrampe (140) derart orientiert ist, daß die Dicke der ersten Trennrampe (140) mit ansteigendem Abstand von der Kontaktfläche (105) ansteigt; und

eine zweite Trennrampe (142) angebracht an der Vorderseite der Kontaktfläche (100) benachbart zu der zweiten Kontaktfläche (107), wobei die zweite Trennrampe (142) derart orientiert ist&sub1; daß die Dicke der zweiten Trennrampe (142) mit ansteigendem Abstand gegenüber der Kontaktfläche (107) ansteigt, wobei sich die zweite Trennrampe (142) in der gleichen Kreisrichtung erstreckt, wie die erste Trennrampe (140).

12. Kontaktscheibenanordnung (90) nach Anspruch 11, wobei der Mittelabschnitt (111) auf der Rückseite der Kontaktscheibe (100) angeordnet ist, und wobei die erste Kontaktfläche (105) und die zweite Kontaktfläche (107) auf der Vorderseite der Kontaktscheibe (100) angeordnet sind.

13. Kontaktscheibenanordnung (90) nach Anspruch 12, wobei eine erste Bogenplatte (150) an der Rückseite der Kontaktscheibe (100) angebracht ist, und zwar annähernd entgegengesetzt zu der ersten Kontaktfläche (105), und wobei eine zweite Bogenplatte (148) an der Rückseite der Kontaktscheibe (100) angebracht ist, und zwar annähernd entgegengesetzt zu der zweiten Kontaktfläche (107) um die Bewegung des Bogens weg von den ersten und zweiten Kontaktflächen (105, 107) zu fördern.

14. Kontaktscheibenanordnung (90) nach Anspruch 11, wobei ein erster elektrischer Kontakt (106) an der ersten Kontaktfläche (105) angebracht ist, und wobei ein zweiter elektrischer Kontakt (108) an der zweiten Kontaktfläche (107) angebracht ist.

15. Kontaktscheibenanordnung (90) nach Anspruch 12, wobei die Kontaktscheibe (100) eine erste Faltung (104a) aufweist, und zwar in der Vorderseite, und wobei ferner eine zweite Faltung (104b) in der erwähnten Vorderseite vorgesehen ist, wobei die erste Faltung (104a) parallel zur zweiten Faltung (104b) verläuft, und wobei die erste Faltung (104a) auf einer entgegengesetzten Seite und mit gleichem Abstand von der Drehachse (103) liegt, wobei ein erster Abschnitt der Drehscheibe (100) durch die erste Faltung (104a) begrenzt ist, und wobei die zweite Faltung (104b) auf einer ersten Ebene liegt, und wobei ein zweiter Abschnitt der Drehscheibe (100) getrennt durch die erste Faltung (104a) auf einer gemeinsamen zweiten Ebene mit einem dritten Abschnitt der Drehscheibe (100) liegt, und zwar getrennt durch die zweite Faltung (104b), wobei ein erster Schlitz in der ersten Faltung (104a) gebildet ist, um zu gestatten, daß der erste Leiterschenkel (109) dahindurch verläuft, und wobei ein zweiter Schlitz in der zweiten Faltung (104b) gebildet ist, um zu gestatten, daß der zweite Leiterschenkel (113) dahindurch verläuft.

16. kontaktscheibenanordnung (90) nach Anspruch 11, wobei ein Drehlagerglied (114) an der Kontaktscheibe (100) an der Drehachse (103) angebracht ist.