DE823624C - Elektromagnetische Ausloesevorrichtung fuer UEberstromausschalter - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. DEZEMBER 1951

W 3530 VIII b I 3i c

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Über Stromausschalter, insbesondere auf Auslösevorrichtungen zur Steuerung der automatischen Betriebsweise von Überstromausschaltern.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Überstromausschalters mit einer verbesserten Auslösevorrichtung, welche von ein fächer Bauart, betriebssicher und billig in der Herstellung ist.

Die vorliegende Erfindung besteht in erster Linie aus einer elektromagnetischen Auslösevorrichtung für Überstromausschalter und umfaßt ein völlig geschlossenes Gehäuse, das sich mit einem magnetischen Anker bewegt, und einen Fluidumkörper, sowie ein magiietisierbares Kernelement enthält, welch letzteres so ausgebildet ist, daß es während der Aus lösebewegung des erwähnten Gehäuses durch magnetische Kräfte praktisch festgehalten wird; sie umfaßt weiterhin ein Verzögerungselement, welches sich mit dem erwähnten Gehäuse bewegt und durch eine axiale Öffnung in dem erwähnten Kernelement hindurchgeht, um dadurch die Menge des durch die erwähnte Öffnung strömenden Fluidums zu regeln

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegen den Erfindung ist als Beispiel in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. ι ist ein Seitenriß, teilweise im Schnitt, eines Überstromausschalters mit der neuartigen Auslösevorrichtung;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt der be weglichen Kernstruktur der Auslösevorrichtung;

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. ι und zeigt die Einstellvorrichtung für die Aus lösevorrichtung;

Fig. 4 ist die Darstellung eines Einzelteils und zeigt die Auslösevorrichtung in ihrer normalen Lage;

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 4, zeigt aber die bewegliche Kernstruktur in der Lage, welche sie während eines Auslösevorganges mit Zeitverzug einnimmt;

Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 4, zeigt jedoch die bewegliche Kernstruktur in der Lage des augenblicklichen Auslösens;

Fig. 7 zeigt die Verschiedenheiten in den Zeit-Stromstärke-Kurven, wie man sie bei Verwendung verschiedener Zeiteinstellelemente erhält;

Fig. 8 schließlich zeigt die Zeit-Stromstärke-Kurven für diese Überstromausschalter bei Kaskadenschaltung, wobei die verschiedenen Zeit-Stromstärke-Kurven durch die Verwendung verschiedener Zeiteinstellelemente erhalten werden.

In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsnummer 11 eine Basis aus Isoliermaterial, welche die verschiedenen Teile des Uberstromausschalters trägt. Ein Paar Klemmen 13 und 15 sind in geeigneter Weise an der Basis befestigt und mit den Anschlußstiften 17 bzw. 19 versehen, welche durch die Rückwand der Basis hindurchgehen und dazu dienen, den Ausschalter in den von ihm zu kontrollierenden Stromkreis zu schalten. Die Klemmen 13 und 15 haben Kontaktklötze 21 bzw. 23, die mit ihnen elektrisch verbunden und starr an der Basis 11 befestigt sind.

Die festen Kontaktmittel umfassen die festen Hauptkontakte 25 und 27, welche an den Kontaktklötzen 21 bzw. 23 befestigt sind, einen Zwischenkontakt 29 und einen festen Funkenkontakt 31, wobei der Zwischenkontakt 29 und der feste Funkenkontakt 31 an der Basis in geeigneter Weise so montiert sind, daß eine beschränkte Bewegung derselben zu der Basis möglich ist.

Die beweglichen Kontaktmittel umfassen eine Hauptkontaktbrücke 55 mit Kontakten 67 daran, welche mit den festen Hauptkontakten 25 und 2η zusammenarbeiten, einen beweglichen Zwischenkontakt 69, welcher mit dem Zwischenkontakt 29 zusammenarbeitet und einen beweglichen Funkenkontakt 71, welcher mit dem festen Funkenkontakt 31 zusammenarbeitet. Die Hauptkontaktbrücke 55, der bewegliche Zwischenkontakt 69 und der bewegliche Funkenkontakt 71 sind sämtlich in geeigneter Weise auf einem Kontakttragarm 49 montiert, welcher starr an einem drehbaren Schaltelement 51 befestigt ist, welch letzteres drehbar an einem Drehzapfen 81 angelenkt ist, und dieser Drehzapfen wird von einem Hauptrahmen 79 getragen, welcher seinerseits an der Basis 11 angebracht ist. Der Kontakttragarm 49 ist durch einen biegsamen Neben-Schlußleiter 73 elektrisch mit dem Kontaktklotz 23 verbunden.

Das Schaltelement 51 ist kraftschlüssig mittels eines Gliedes 89 mit einem Betätigungshebel 85 verbunden, welcher drehbar an einem im Hauptrahmen 79 gelagerten Drehzapfen 87 montiert ist. Der Betätigungshebel 85 ist auslösbar mit einem ebenfalls am Drehzapfen 87 angelenkten Betätigungselement 91 verbunden, und zwar durch ein Paar Riegel 93 und 95, welche bei 97 bzw. 99 drehbar am Betätigungshebel 85 angelenkt sind. Der Riegel 93 erfaßt eine Verriegelungsrolle 101, die von dem Betätigungselement 91 getragen wird, und wird durch den Riegel 95 in der Verriegelungslage gehalten. Das Betätigungselement 91 wird durch einen bei 119 drehbar angelenkten Haupthalteriegel 103, der die Verriegelungsrolle 101 auslösbar erfaßt, auslösbar in der geschlossenen Lage gehalten.

Der Riegel 95 ist mit einem Schwanzstück 105 versehen, durch welches er in Tätigkeit gesetzt wird, um den Riegel 93 freizugeben, mit der sich daraus ergebenden Auslösung des Uberstromausschalters. dadurch daß der Betätigungshebel 85 von dem Betätigungselement 91 freikommt. Sobald der Betätigungshebel 85 freigegeben ist, wird er durch ein Paar Zugfedern 109, von denen nur eine dargestellt ist, um seinen Drehzapfen 87 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne bewegt, wodurch die beweglichen Kontaktmittel eine Öffnungsbewegung vollführen. Während der Öffnungsbewegung des Betätigungshebels 85 erfaßt eine daran befindliche gekrümmte Fläche 107 die abgerundete Nase des Haupthalteriegels 103 und bewegt diesen Riegel so, daß das Betätigungselement 91 freigegeben wird.

Um den Überstromausschalter nach seiner Auslösung zu schließen, wird das Betätigungselement 91 zunächst entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne in die offene Lage bewegt, um die Riegel wieder anzustellen und die Verbindung zwischen dem Betätigungselement 91 und dem Betätigungshebel 85 wiederherzustellen. Danach wird das Betätigungselement mittels eines Handgriffes 111 im Uhrzeigersinne in die geschlossene Lage bewegt, um das Schließen der Kontaktmittel 7.11 bewirken. Sobald die Teile in die geschlossene Lage bewegt worden sind, erfaßt der Haupthalteriegel die Rolle 101, um das Betätigungselement 91 und damit die Vorrichtung in der geschlossenen Lage zu halten. Man sieht, daß die Konstruktion der Betätigungsvorrichtung derart getroffen ist. daß das bewegliche Kontaktmittel auslösefrei von dem Betätigungselement 91 ist, d. h. der Ausschalter kann ausgelöst und die beweglichen Kontaktmittel in die offene Lage bewegt werden, unabhängig von der Stellung des Betätigungselements 91.

Der Überstromausschalter ist so angeordnet, daß er entweder von Hand oder bei bestimmten Überlastungen im Stromkreis mittels der Auslösevorrichtung mit der Allgemeinbezeichnung 115 automatisch ausgelöst werden kann.

Die Auslösevorrichtung umfaßt einen Auslösehebel 117, der zwischen seinen Enden mittels des Drehzapfens 119 drehbar am Rahmen 79 angelenkt ist, ferner eine elektromagnetische Auslösevorrichtung mit der Allgemeinbezeichnung 121, die auf bestimmte Überströme anspricht, um den Auslösehebel 117 in die Auslöselage zu bewegen und damit die selbsttätige Öffnung des Uberstromausschalters zu bewirken.

Ein Arm 123 dieses Auslösehebels 117 ist abgesetzt und erstreckt sich nach innen zu gegen die Basis ii; sein inneres Ende ist über dem Auslöse-

elektromagnet 121 angeordnet, um dort von einem Auslösestößel erfaßt und betätigt zu werden und damit die selbsttätige Auslösung des Ausschalters zu bewirken. Der Arm 123 des Auslösehebels ist mit einem Vorsprung 125 versehen, welcher bei der Auslösebewegung des Auslösearms das gekrümmte Schwanzstück 105 des Riegels 95 erfaßt, um diesen Riegel in die Auslöselage zu bewegen. Der andere Arm des Auslösehebels 117 bildet einen Handgriff 127, durch welchen der Auslösehebel von Hand in die Auslöselage bewegt werden kann, um die öffnung des Überstromausschalters von Hand zu bewirken. Der Ilauptriegel 103 wird in die Verriegelungslage und der Auslösehebel 117 in die normale Lage durch eine Feder 129 gezogen, welche zwischen dem Arm 123 des Auslösehebels und einer Verlängerung des Tlalteriegels gespannt ist.

Die elektromagnetische Auslösevorrichtung 121 umfaßt allgemein ein festes Magnetjoch 131, eine bewegliche Kernstruktur 133, eine durch die bewegliche Kernstruktur zu betätigende Auslösestange 135 und eine Erregerwicklung 137, deren eines Ende elektrisch mit dem Kontaktklotz 23, das andere Ende elektrisch mit der Klemme 15 verbunden ist.

Das feste Magnetjoch 131 ist im allgemeinen U-förmig und mit Befestigungsflanschen 139 versehen, durch welche die Auslösevorrichtung starr, aber abnehmbar an der Basis 11 befestigt ist, und zwar durch die Bolzen 141. Der Kontaktklotz 23 ist mit dem oberen Ende der Wicklung 137 mittels eines kurzen Leiterstückes 143 elektrisch verbunden. Der untere Klemmenstift 19 ist rechtwinklig abgebogen und starr an der Vorderseite der Basis 11 mittels eines Bolzens 145 und einer Mutter 147 befestigt, welch letztere auch den Klemmenstreif en 15 an dem Stift 19 festhält. Die Wickelung 137 ist von dem unteren Schenkel des Magnetjochs 131 und von der beweglichen Kernstruktur durch eine Isolierhülse 149 isoliert.

Die bewegliche Kernstruktur 133 umfaßt ein dichtes Gehäuse 151 aus nichtmagnetischem Material, z. B. aus rostfreiem Stahl, welches bis zu dem in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie angedeuteten Niveau mit einem geeigneten flüssigen Silicon (PoIysiloxan) angefüllt wird; sie enthält ferner ein Kernelement bzw. einen Anker 153, der an ihrem unteren Ende in geeigneter Weise, z. B. durch Hartlöten befestigt ist, wodurch das untere Ende des Gehäuses dicht abgeschlossen wird. Das obere Ende des Gehäuses 151 geht durch eine öffnung in dem oberen Schenkel des festen Magnetjochs 131 hindurch und besitzt einen Flansch 155, der normalerweise auf dem festen Kernelement aufliegt. Eine Scheibe 157, die am Flansch 155 befestigt wird, z. B. durch Schweißen, bildet einen Verschluß für das obere Ende des Gehäuses 151 und dichtet damit zusammen mit dem Kernelement 153 das Gehäuse hermetisch ab.

Geeignete flüssige polymere Organosiloxane zur Verwendung in dem dichten Gehäuse sind die polymeren Silicone von der folgenden allgemeinen Formel

Si-O-

worin R und R₁ einwertige Kohlenwasserstoff-Radikale sind, und zwar stellt R Alkyl-Radikale und R₁ Alkyl- und Phenyl-Radikale dar, während η eine ganze Zahl mit dem Mindestwert 4 ist. Spezifische Beispiele für solche Polymere sind das Dimethylsilicon, das Diäthylsilicon, das Phenyl- ; Methyl-SiliconundPhenyl-Alkyl-SiHcon.Es können flüssige polymere Dimethyl-Silicone verschiedener Viskositätsgrade bei gegebener Betriebstemperatur im Gehäuse verwendet werden. Vorzugsweise verwendet man ein flüssiges Silicon hoher Viskosität, z. B. von der Viskosität 1000 Centistok bei 25⁰C. Indessen können auch Flüssigkeiten mit einer Viskosität von etwa 10 bis 10000 Centipoise bei 25⁰C verwendet werden.

Ein Vorteil der flüssigen polymeren Silicone besteht in der geringen Änderung ihrer Viskosität bei wechselnden Temperaturen. Alle Siliconfluida haben erheblich flachere Viskositätstemperaturkurven als die Petroleumkohlenwasserstoffe oder sonstige organische öle oder Flüssigkeiten. Die Siliconfluida können in einem Temperaturbereich von —50⁰ F (—45° C) bis herauf zu +300° F (+ 150⁰ C) verwendet werden. Weder verharzen sie unter den üblichen Betriebsbedingungen, noch bilden sie dabei einen Schlamm; sie zeichnen sich ferner durch hervorragende Beständigkeit aus.

Innerhalb des dichten Gehäuses 151 befindet sich ein oberes Kernelement bzw. ein Anker 159 mit einer konischen Aussparung bzw. Polfläche 161 in seinem unteren Ende zwecks Zusammenwirkens mit der Polfläche 163 in Form eines Kegelstumpfes am oberen Ende des Kernelements 153. Eine Umlaufzeiteinstellventilspindel bzw. ein Ventilgehäuse 165 (Fig. 2) aus nichtmagnetoischem, rostfreien Stahl, zwischen dem flachen oberen Ende der Polfläche 163 des Kernelements 153 und der Deckscheibe 157 angeordnet, geht axial durch eine öffnung 160 in dem oberen Kernelement 159 hindurch, wobei der Durchmesser des Gehäuses 165 etwas kleiner ist als die öffnung 160 im Kernelement. Eine Feder 167, welche das Ventilgehäuse 165 umgibt und welche zwischen einer Schulter am oberen Kernelement 159 und dem Kernelement 153 zusammengepreßt ist, drückt das obere Kernelement aufwärts gegen ein Distanzstück 169, welches das obere Ende des Ventilgehäuses 165 oberhalb des oberen Kernelements 159 umgibt.

Das Umlaufventilgehäuse 165 umfaßt einen Hohlkörper, welcher an seinem oberen Ende durch ein mit dem Gehäuse aus einem Stück bestehenden Teil und an seinem unteren Ende durch einen Stopfen 171 abgeschlossen ist, dessen inneres Ende einen Ventilsitz 173 bildet. Der Stopfen 171 ist im unteren Ende des Gehäuses 165 durch irgendwelche geeigneten Mittel befestigt und mit einer axialen Bohrung 175 versehen, welche mit einer Ouerbohrung 177

im unteren Ende des Gehäuses 165 zusammenarbeitet, um einen Kanal zu bilden, welcher normalerweise durch ein Umlauf ventil 179 abgeschlossen ist. Das Ventil 179 wird in die geschlossene Lage gegen den Ventilsitz 173 gedrückt, und zwar durch eine Schraubenfeder 181, welche eine Ventilspindel 183 umgibt, die mit dem Ventil 179 aus einem Stück ist, wobei die Feder zwischen dem Ventil 179 und einer Schulter 185 am oberen Ende des Ventilgehäuses zusammengepreßt wird. Die Ventilspindel 183 wird bei ihren öffnungs- und Schließbewegungen durch eine geeignete Führungsbohrung 187 am oberen Ende des Gehäuses geführt, öffnungen 189 sind in der Seitenwandung des Gehäuses nahe dessen oberem Ende vorgesehen, und der Ringraum zwischen dem Gehäuse 165 und dem Element 159 ist oberhalb der öffnungen 189 breiter als unterhalb derselben, damit bei der Betätigung des Ventils 179 Fluidum in das Gehäuse 151 über dem oberen Kernelement 159 eintreten kann, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben werden wird.

Das rohrförmige untere Ende 191 des Kernelements 153 ist hohl und erstreckt sich abwärts durch eine öffnung im unteren Schenkel des Magnetjochs 131; es ist von einer konischen Büchse 193 aus magnetischem Werkstoff umgeben, welche in der öffnung des unteren Schenkels des festen Magnetjochs 131 befestigt ist. Die Büchse 193 ist mit dem Senker bearbeitet zur Aufnahme eines Tragringes 195 aus nichtmagnetischem Werkstoff zwecks Führung des unteren Endes der beweglichen Kernstruktur 133. Das obere Ende der beweglichen Kernstruktur 133 wird bei seiner hin und her gehenden Bewegung dadurch geführt, daß sich das Gehäuse direkt an einen eingezogenen Teil 197 des oberen Schenkels des festen Magnet j ochs 131 anlegt.

Am unteren Schenkel des festen Magnetjochs 13T

ist ein U-förmiger Rahmen 199 befestigt, der durch einen Lagerarm 201 an Ort und Stelle gehalten wird, und dieser letztere ist durch hier nicht dargestellte Schrauben am Magnetjoch befestigt. Innerhalb des rohrförmigen unteren Endes 191 des Kernelements 153 befindet sich ein Anker 203 für sofortige Auslösung mit neben seinen Enden befestigten Tragringen 205 aus nichtmagnetischem Werkstoff. Der Anker 203 ruht normalerweise auf einer Einstellschraube 207, welche in einen Lagerarm 209 eingeschraubt ist, der von den Seitenwänden des Rahmens 199 getragen wird. Die Stellschraube kann in jeder Richtung gedreht werden, um die Stellung des Ankers 203 zu dem Kernelement 153 zu verändern und wird in der einmal eingestellten Lage durch eine Gegenmutter 211 verriegelt.

An der rohrförmigen Verlängerung 191 des Kernelements τ S3 nahe dessen unterem Ende ist ein Paar im Abstand befindlicher Ringe 213 angebracht, welche an einer ihrer Seiten Erweiterungen 215 besitzen. Ein im allgemeinen V-förmiges Element 217 hat seine Schenkel in V-förmigen Kerben 219, von denen nur eine dargestellt ist, in den Seitenwänden des Rahmens 199 angelenkt. Das freie Ende des Elements wird durch eine Feder 221 angezogen.

deren eines Ende mit dem Knie des V-förmigen Elements 217 und das andere Ende mit einem U-förmigen Einstellelement 223 verbunden ist. Das Element 223 ist mit seitlichen Vorsprüngen 225 versehen, welche die Vorderseite einer am Rahmen 199 befestigten Skalenscheibe 227 erfassen; es wird in seiner eingestellten Lage durch eine Stellschraube 229 fest angeklemmt, wobei der Schaft 231 dieser Schraube durch eine öffnung im Element 223 und einen vertikalen Schlitz 233 .in der Skalenscheibe 227 hindurchgeht und mit einer rechteckigen Mutter 235 verschraubt ist, welche die Innenseite der Skalenscheibe erfaßt, um das Element 223 nachstellbar an die Skalenscheibe anzuklemmen.

Die Auslösevorrichtung tritt innerhalb zweier Bereiche von Überströmen unterhalb eines bestimmten Wertes in Tätigkeit, und zwar um den Ausschalter nach einem verhältnismäßig langen Zeitverzug im unteren Bereich der Überströme auszulösen, ferner mit verhältnismäßig kurzem Zeitverzug im mittleren Bereich der Überströme, ebenso aber auch augenblicklich bei Überströmen oberhalb des bestimmten Wertes oder bei Kurzschlüssen. Die Bereiche der Überströme können willkürlich wie folgt festgesetzt werden: Der untere Bereich bis zu 1000% der normalen Stromstärke, der mittlere Bereich zwischen 1000 und 2500% der normalen Stromstärke und für den Bereich des sofortigen Auslösens Überströme von 2500% und mehr der normalen Stromstärke. Die Grenzen des mittleren Bereichs der Überströme, wie hier angegeben, sind lediglich als Beispiel zu betrachten und können je nach den besonderen Anforderungen erheblich verschoben werden. So z. B. können durch den Einbau stärkerer oder schwächerer Federn gänzlich andere Werte aufgestellt werden. Der Wert für Überströme, bei welchen der Überstromausschalter augenblicklich ausgelöst wird, kann dadurch geändert werden, daß man die Stellung des Ankers 203 ändert oder indem man den Querschnitt oder die Masse des Ankers für sofortige Auslösung ändert. Auch kann, wenn man das Umlaufventil 179 und das Ventilgehäuse 165 durch eine volle Stange mit dem gleichen Außendurchmesser wie das Gehäuse ersetzt, die kurzzeitige Verzögerung bei Überströmen des mittleren Bereiches ausgeschlossen werden, in welchem Falle lediglich Auslösung mit langzeitiger Verzögerung und sofortige Auslösung vorgesehen sind und wobei der Zeitverzug durch den Einbau von Stangen verschiedenen Durchmessers geregelt werden kann.

Bei dauernder Überlast im unteren Bereich der Überströme wird das magnetische Feld erregt, jedoch senkt sich infolge des Flusses hoher Dichte zwischen dem oberen Teil des oberen Kernelements 159 und dem eingezogenen ringförmigen Teil 197 des festen Magnetjochs 131 das Kernelement 150 zuerst nur leicht, bis das Oberteil des Elements τ 59 praktisch mit der unteren Fläche des Teils 197 fluchtet, und wird dann praktisch in dieser Lage gehalten, während der magnetische Fluß in dem Luftspalt 161 bis 163 beginnt, das Kernelement 153 und das dichte Gehäuse 151 langsam aufwärts zu be-

wegen. Im unteren Bereich der überströme schafft der aufwärts gerichtete Zug auf das Kernelement 153 einen Druck auf das Fluidum im Gehäuse 151 unterhalb des oberen Kernelements 159, aber dieser Druck genügt nicht, um die Kraft der_ Feder 181 zu überwinden und das Umlauf ventil 179 zu öffnen und infolgedessen wird das Fluidum durch den Raum zwischen dem Ventilgehäuse 165 (Fig. 2) und dem oberen Kernelement 159 gedrückt, womit ein verhältnismäßig langer Zeitverzug verbunden ist, bevor das dichte Gehäuse die Auslösestange 135 erfaßt und betätigt, um damit den Ausschalter auszulösen. Bei der Aufwärtsbewegung des Kernelements 153 und des dichten Gehäuses 151 wird der Luftspalt zwischen 161 und 163 allmählich vermindert, und dadurch wird zu dem Zeitpunkt, wo das Gehäuse die Auslösevorrichtung erfaßt, um das jeweilige Auslösen des Ausschalters zu bewirken, eine größere Kraft auf das dichte Gehäuse ausgeübt.

Bei einigen Anlagen kann die Auslösung mit kurzem Zeitverzug, wie sie durch das Umlaufventil 179 bewirkt wird, überflüssig sein, in welchem Falle das Umlaufventil fortgelassen und durch eine volle Zeitverstellspindel 165' (Fig. 1) aus nichtmagnetischem, rostfreien Stahl ersetzt werden kann. In diesem Falle ist der einzige Weg, durch welchen das Fluidum von dem Raum unterhalb des oberen Kernelements 159 zu dem Raum oberhalb desselben fließen kann, durch den Ringraum zwischen der Spindel 165' und dem Element 159 gegeben. Der Ersatz des Umlaufventils 179 durch die volle Stange 165' sorgt für einen Zeitverzug im umgekehrten Verhältnis zu den Überströmen bis zu 2500% der normalen Stromstärke. Dieser Zeitverzug kann durch den Einbau von Stangen 165' verschiedenen Durchmessers, wodurch die Größe des Ringspalts geändert wird, variiert werden.

Bevor das dichte Gehäuse seine Auslösebewegung beginnen kann, müssen die Kräfte in dem magnetischen Stromkreis groß genug sein, um das Gewicht der verschiedenen Teile und die Spannung der Einstellfeder 221 zu überwinden. Wenn diese Kraft erreicht ist, dreht die bewegliche Kernstruktur über die Erweiterung 215 an dem unteren Ring 213 das V-förmige Element 217 gegen die Spannung der Feder 221 im Uhrzeigersinn. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung der beweglichen Kernstruktur reduziert die Bewegung des Elements 217 den Hebelarm, an welchem die Kraft der Feder 221 an der beweglichen Kernstruktur angreift, so daß die aufgewendete Bremskraft der Feder 221 durch die ganze Auslösebewegung der beweglichen Kernstruktur hindurch praktisch die gleiche bleibt.

Die Mindeststromstärke, bei welcher die Auslösevorrichtung in Tätigkeit tritt, um den Ausschalter auszulösen, kann geändert werden, indem man die Stellschraube 229 löst und das Element 223 aufwärts oder abwärts in die gewünschte Lage schiebt, wie sie durch geeignete Marken, hier nicht dargestellt, auf der Skalenscheibe 227 angezeigt ist, hierauf die Schraube 229 anzieht, um das Element 223 in der gewählten Lage zu verriegeln.

Die Bewegung des Elements 223 in dem Schlitz 233 ändert die Spannung der Feder 221 und ebenso den Hebelarm, unter dem die Kraft der Feder an der beweglichen Struktur angreift. Durch die Bewegung des Elements 223 weit genug aufwärts, um die Aktionslinie der Feder 221 über die Mitte des Elements 217 hinaus zu führen, zieht die Feder 221 das Kernelement 153 und das Gehäuse 151 in die Auslöselage und erlaubt damit eine Einstellung für niedrigere Ansprechmindestwerte.

Wird die Auslösevorrichtung bei Ansprechen auf eine Überlast im mittleren Bereich der Überströme erregt, dann schaffen die magnetischen Kräfte einen viel größeren Druck in dem dichten Gehäuse 151 unterhalb des Elements 159. Dieser Druck genügt, um die Kraft der Ventilfeder 181 zu überwinden und das Ventil 179 zu öffnen, wodurch ein größerer Strom des Fluidums an dem Element 159 vorbeifließt. Durch die Zulassung eines größeren Stroms an Fluidum ist der Zeitverzug bei Ansprechen auf Überströme des mittleren Bereichs viel kürzer als bei Überströmen im unteren Bereich der Werte, aber immer noch merklich länger als bei sofortigem Auslösen.

Wird die Auslösevorrichtung bei Ansprechen auf Überströme über 2500% der normalen Stromstärke oder bei Kurzschlüssen erregt, dann wird der Anker go 203 für sofortiges Auslösen betätigt. Dieser Anker bewegt sich bei Betätigung rasch aufwärts und trifft auf ein geeignetes stoßdämpfendes Material 237, wie z. B. Filz oder Leder auf, worauf sich die gesamte bewegliche Kernstruktur 133 als Ganzes aufwärts bewegt, um die sofortige Auslösung des Ausschalters zu veranlassen.

Nach der Tätigkeit der Auslösevorrichtung, entweder bei einem Auslösevorgang mit Zeitverzug oder bei sofortiger Auslösung, werden die Teile durch die Schwerkraft in ihre normale Lage zurückgebracht, wobei sie durch die Einstellfeder 221 unterstützt werden. Die Feder 167 bringt das obere Kernelement 159 aufwärts in seine normale Lage neben dem Anschlag 169 zurück.

In der beweglichen Kernstruktur können verschiedene Kombinationen von Elementen eingebaut werden, um verschiedene Auslösecharakteristika zu erzielen. So z. B. kann, unter Bezugnahme auf Fig. 7, der Anker 203 für sofortiges Auslösen in Wegfall kommen und die volle Stange 165' in dem dichten Gehäuse angeordnet werden. Dies ergibt eine Auslösung mit Zeitverzug dm umgekehrten Verhältnis zu allen Überströmen, wie durch die Kurvet (Fig. 7) dargestellt ist. Fortfall des Ankers für sofortige Auslösung und Einbau der Umlaufvorrichtung 179 würde bei Überströmen bis zu einem bestimmten Wert eine Auslösung mit verhältnismäßig langem Zeitverzug und bei Überströmen über den bestimmten Wert hinaus eine Auslösung mit ver- iao hältnismäßig kurzem Zeitverzug ergeben, wie es durch die Kurve C (Fig. 7) dargestellt ist. Die Kurve B (Fig. 7) zeigt die Zeit-Stromstärke-Kurve, die man erhält, wenn man eine volle Zeitverstellspindel 165'von geringerem Durchmesser verwendet, las als sie gebraucht wird, um die Kurve A zu produ-

Claims (8)

zieren; man erhält damit einen kurzen Zeitverzug für alle Fehlstromwerte. Weiterhin, wenn man die volle Stange 165' in Verbindung mit dem Anker 203 für sofortiges Auslösen verwendet, erhält man Auslösen mit langem Zeitverzug bei Überlastungen bis zu einem bestimmten Wert, dagegen sofortiges Auslösen bei Überströmen über den bestimmten . Wert hinaus, wie es durch die Kurve A-A' (Fig. 7) veranschaulicht wird. Auch ergibt, wie bereits vorher beschrieben, der Einbau des Ankers für sofortiges Auslösen und der Umlaufventilvorrichtung in die Auslösevorrichtung die Vereinigung eines Auslösens mit verhältnismäßig großem Zeit\erzug bei Überlasten im unteren Bereich derselben, ein Auslösen mit verhältnismäßig kurzem Zeitverzug bei Überlasten des mittleren Bereichs und sofortiges Auslösen bei Überströmen über einen bestimmten Wert hinaus sowie bei Kurzschlüssen. Die Zeitcharakteristica sowohl für Auslösen mit großem Zeitverzug, wie auch für Auslösen mit kurzem Zeitverzug können geändert werden, indem man die Größe des Ringraumes zwischen der Stange 165' bzw. dem Ventilgehäuse 165 einerseits und dem Element 159 andererseits ändert und indem man die Weite des Kanals 175 (Fig. 2) ändert. Durch Änderung der Stärke der Ventilfeder 181 kann der Wert des Überstroms, welcher erforderlich ist, um den Auslösevorgang einzuleiten, geändert werden. Auch die Charakteristica für sofortiges Auslösen können geändert werden, wenn man die Masse und/oder die Stellung des Ankers 203 für sofortiges Auslösen ändert. So können also die Auslösecharakteristica in weiten Grenzen für jeden Uberlastungsbereich geändert werden. Die variable Charakteristik, die man, wie oben dargelegt wurde, durch den Austausch der einzelnen Elemente der Auslösevorrichtung erreicht, macht die Auslösevorrichtung sehr anpassungsfähig für die Verwendung beim selektiven Auslösen von Überstromausschaltern. Die Fig. 8 zeigt die wahren Kurven der Stromstärke bei einer Anwendungsform mit typischer Selektivität. Bei dieser anschaulichen Anwendung ist ein Ausschalter für eine Belastung von 100 Ampere sowohl für Auslösung mit langem Zeitverzug, wie auch mit sofortiger Auslösung versehen, um Motoren anlassen zu können, wie es die Kurve C (Fig. 8) zeigt. Ein Überstromausschalter für eine Speiseleitung von 400 Ampere Belastung, ausgerüstet mit Auslösevorrichtungen für langen und für kurzen Zeitverzug, Kurve B (Fig. 8), ist vorgesehen, um Selektivität mit dem Überstromausschalter für Motoranlassen zu erhalten. Weiterhin ist ein Überstromausschalter für einen das Netz speisenden Transformator für eine Belastung von 1600 Ampere vorgesehen. Dieser Ausschalter besitzt nur eine Auslösung mit kurzem Zeitverzug (Kurve A der Fig. 8) und ist so eingestellt, daß er bei 3000 Ampere anspricht. Dies sorgt also für Selektivität mit dem Ausschalter für 400 Ampere und alle anderen Überstromausschalter für die Zuleitungen. Falls der Transformator in der Lage ist, Ströme von größerer Stärke zu liefern, als es der Abschaltleistung der Belastungs- und Speiseleitungsausschalter entspricht, dann kann sowohl selektives Auslösen, wie auch Kaskadenauslösen miteinander vereinigt werden, indem man die Speiseleitungs- und Transformatorausschalter mit einem Anker für sofortige Auslösung ausrüstet, die so eingestellt sind, daß sie bei Überströmen ausgelöst werden, welche der Abschaltleistung der Belastungs- und Speiseleitungsausschalter gleichkommen, wie es durch den gestrichelten Teil D der Kurven A und Z? (Fig. 8) angedeutet ist. Bei derartiger Anwendung erhält man selektives Auslösen bei Überströmen unterhalb der Abschaltleistung der Belastungs- und Speiseleitungsausschalter, während sämtliche Überstromausschalter sofort zur Auslösung kommen, wenn Überlasten gleich der Abschaltleistung der Belastungs- und Speiseleitungsüberstromschalter auftreten. Es geht aus dem vorstehenden klar hervor, daß die vorliegende Erfindung eine verbesserte Auslösevorrichtung vorsieht, welche 1. genügend Zeitverzug im ganzen Bereich der Motoranlaßströme aufweist, um das Anlassen von Motoren mit den höchsten Stromstärken bei stillstehendem Rotor, ungefähr dem Sechs- bis Zehnfachen der normalen Stromstärke, zuzulassen, 2. fähig ist, für den kürzest möglichen Zeitverzug zu sorgen, wie er für das selektive Auslösen bei Stromstärken von mehr als denen bei stillstehendem Rotor notwendig ist, 3. fähig ist, bei Ansprechen auf irgendwelche Fehlströme, bis hinauf zu dem Schalterstrom bei kurzfristiger Unterbrechung augenblicklich auszulösen, um für die Ausrüstung und für andere Ausschalter, falls sie in Kaskade geschaltet sind, den größtmöglichen Schutz zu gewähren, 4. fähig ist, das Ansprechen des Zeitverzugselements in weiten Grenzen zu ändern, 5. fähig ist, mit Überstromausschaltern sowohl für Wechsel- wie für Gleichstrom zu arbeiten, 6. sofort entfernt und ausgetauscht werden kann, um Änderungen in der Abschaltleistung und den Auslösecharakteristica vorzunehmen, und 7. auf lange Zeit hinaus, unter allen Betriebsbedingungen, bei einem Mindestmaß an Unterhaltung, be· triebssicher bleibt. Pate ν ta ν s ρ f. 1 c 11E:

1. Elektromagnetische Auslösevorrichtung für Überstromausschalter, ein dichtes Gehäuse umfassend, welches sich mit einem magnetischen Anker bewegt und einen flüssigen Körper sowie ein magnetisierbares Kernelement enthält, welches so ausgebildet ist, daß es durch magnetische Kräfte während der Auslösebewegung des erwähnten Gehäuses praktisch festgehalten werden kann, gekennzeichnet durch ein Verzögerungselement (165), welches sich mit dem erwähnten Gehäuse (151) bewegt und durch eine axiale öffnung (160) in dem erwähnten Kernelement (159) hindurchgeht, um die Menge des Fluidums, welches durch die erwähnte öffnung strömt, zu regeln.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Verzögerungselement (165) die Struktur einer Stange besitzt,

deren Durchmesser im Verhältnis zum Durchmesser der erwähnten axialen öffnung (160) so bemessen ist, daß man bei Auftreten eines Überstroms eine bestimmte Auslösebewegungsgeschwindigkeit erhält.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Verzögerungselement (165) ein Umlaufventil(i73, 179) umfaßt, welches so betätigt wird, daß es bei Überströmen, die einen bestimmten Wert überschreiten, die Geschwindigkeit der Auslösebewegung des erwähnten Gehäuses (151) erhöht.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte magnetische Anker (153) eine rohrförmige Verlängerung (191) besitzt, welche außerhalb des erwähnten Gehäuses (151) angeordnet ist und einen Anker (203) für sofortige Auslösung umgibt, welcher so ausgebildet ist, daß er das erwähnte Gehäuse (151) bei hohen Überlastungsströmen schnell bewegt, so daß der Überstromausschalter augenblicklich ausgelöst wird.

5. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Magnetanker (153) eine konische Polfläche (163) besitzt, welche innerhalb des erwähnten Gehäuses (151) angeordnet ist, und das erwähnte Kernelement (159) eine entsprechend ausgesparte Polfläche (161) besitzt.

6. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch elastische Mittel (221), die der Auslösebewegung des erwähnten Gehäuses (151) entgegenwirken, sowie durch Einstellmittel (223), die betätigt werden können, um die Spannung der erwähnten elastischen Mittel so abzuändern, daß dadurch die Mindestüberströme, welche erforderlich sind, um das erwähnte Gehäuse zu bewegen, variiert werden.

7. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Flüssigkeitskörper aus flüssigen, polymeren Organosiliconen von der allgemeinen Formel

Si-O-

besteht, worin R und R₁ einwertige Kohlenwasserstoff-Radikale, und zwar R die Alkylradikale und R₁ die Alkyl- und Phenylradikale vertritt und η eine ganze Zahl größer als 3 ist.

8. Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Flüssigkeitskörper aus flüssigem, polymeren! Dimethylsilicon besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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