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Federschnellschaltvorrichtung, insbesondere für elektrische Leistungsselbstschalter
Bei elektrischen, Leistungsselbstschaltern ist die Ein- und Ausschaltgeschwindigkeit
von. großer Bedeutung, insbesondere ist es erforderlich, daß der Ein- und Ausschaltvorgang
unabhängig vom Bedienendem, in vorbestimmter Weise abläuft. Die üblichen Schaltvorrichtungen,
soweit sie von. Hand betätigt werden, beschränken sich meist auf schnelles Ausschalten,
während der Einschaltvorgang sehr stark von der Betätigung durch den Bedienenden
abhängig ist. Dies kann zum Verschweißen der Schaltstücke führen und den Schalter
unbrauchbar machen. Es sind auch Schaltvorrichtungen bekannt, bei denen die vorher
in einer Feder gespeicherte Energie über eine zusätzliche Klinke freigegeben wird
und dadurch schnelles Einschalten bewirkt wird. Desgleichen sind Einschaltvorrichtungen
bekannt, bei denen der größte Teil der Einschaltbewegung langsam erfolgt, dann durch
eine Klinke die weitere Einschaltbewegung der Schaltstücke gesperrt und nach dem
Spannen einer Einschaltfeder die Klinke wieder freigegeben wird, -so daß
das letzte Stück der Einschaltbewegung, schnell erfolgt. T)ies@erfordert einen verhältnismäßig
großen Aufwand und fördert das Entstehen von Fehlerquellen, welche die einwandfreie
Funktion des Gerätes in Frage stell. Auch die leichte Bedienbarkcit
leidet
meist darunter, besonders bei größerer. Leistwhgsschaltern -mit ihren entsprechend
hohen Kontaktdruckkräften.
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Es ist bekannt, Schaltgeräte mit Momentschaltung über Kurvenscheiben
zu steuern.. Auch isf es bekannt, zwischen Kraftantrieb und bewegtem Kontaktapparat
eine Kniehebelübersetzung einzuschalten. Durch vorteilhafte Kombination dieser beiden
Merkmale wird gemäß der nachfolgend beschriebenen Erfindung eine FederschnellschaItvorrichtung
mit Freiauslösung für elektrische L eistungsselbstschalter geschaffen, bei der Momenteinschaltung
und Momentausschaltung ohne zusätzliche Klinken oder Ausschaltfedern unabhängig
von der Betätigung durch den Bedienenden bei geringen Betätigungskräften. gewährleistet
sind. Erfindungsgemäß wirken eine oder mehrere Schaltfedern auf einen mit einem
Kurventeil versehenen Teilhebel eines an sich bekannten Kniehebelsysterns, wobei
das Kurventeil so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Ein- und Ausschaltvorgang
durch überschreiten einer Totpunktlage kurz vor den Anschlägen des Schaltgriffes
durch Richtungsumkehr des von der Feder auf den Teilhebel ausgeübten Drehmomentes
unabhängig vom Bedienenden abläuft und der Lagerpunkt dieses Hebels auf einem von
den Auslöseelementen becinflußten Stützglied derart gelagert. ist, daß bei Auslösung
des Stützhebels das Knihebedsystem im Sinne einer Freiauslösung ausweichen, kann,
also trotz Betätigung des Schaltgriffes keine Kontaktbewegung erfolgt bzw. der eingeschaltete
Kontakt sich selbsttätig ausschaltet. Für den Einschaltvorgang wird nur ein Teil
der aufgespeicherten Energie der Schaltfedern. verbraucht und die Restenergie für
die Selbstauslösung bei Ansprechen der Auslöseelemzente bereitgestellt.
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Ein: Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abb. i bis 3 dargestellt
und erläutert.
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Abb. i zeigt die Schaltvorrichtung in der Einschaltstellung, Abb.
2 in der Ausschaltstellung, und in Abb. 3 ist der Zustand nach Selbstauslösurig
dargestellt.
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Mit i ist der Schaltgriff bezeichnet., der vorzugsweise zugleich als
Aufnahme für eine oder mehrere Schloßantriebsfedern 2 dient. Der Griff -i ist an
einem U-förmigen Tragblech 3 befestigt, das seinerseits in zwei am Grundkörper 4
befestigten Lagerplatten 5 drehbar gelagert ist. Die Feder 2 drückt über das auf
der Achse 6 ebenfalls im Tragblech 3 gelagerte Federführungsglied 7 mit der Rolle
8 auf die Kurvenscheibe 9. Diese Kurvenscheibe 9 bildet zusammen mit dem Hebel io
ein Kniehebelsystem, durch das der im Drehpunkt i i gelagerte Kontakt apparat (Kontaktträger
12) betätigt wird. Durch geeignete Formgebung der Kurvenscheibe 9 wird die Feder
2, die bereits eine gewisse Vorspannung hat, auf dem Ein- und Ausschaltwege gespannt,
bis im Kippunkt 13 die maximale Antriebsfederkraft erreicht ist. Größe und Richtung
der durch die Feder :2 bewirkten Kraft auf die Kurvenscheibe 9 ergeben das Drehmoment
am Kniehebelsystem 9, io. Dieses Drehmoment läßt sich daher beliebig durch Wah:
der Kurvensteigung verändern, wodurch eine genaue Anpassung an die Kraft-Weg-Kurve
möglich wird.
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In der Einschaltstellung (Abb. i) liegt der Kniehebel in -Strecklage,
wird also voll ausgenutzt, Durch ein von der Feder 2 erzeugtes Restdrehmoment um
dem, Lagerpunkt 14 im Uhrzeigersinn wird die Kurvenscheibe am Anschlag 15 gehalten.
Ein Überdrücken des Kniehebels über die Strecklage zur Selbstverklinkung ist damit
unnötig, und eine Verlustarbeit durch unausgenutzten Durchhub der federnden Schaltbrücke
ist vermieden.
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Der Ausschaltvorgang von Hand läuft wie folgt ab: Wenn, der Griff
i in die Ausschaltstellung bewegt wird, spannt sich die Feder 2. Am Kippunkt 13,
der kurz vor dem Anschlag -des Griffes i erreicht ist, kehrt die Richtung des Drehmomentes
in den Gegenuhrzeigersinn um. Der Schalter schaltet nun von außen völlig unbecinflußbar
ab-. Der Kontaktträger 12 wird um seinen Drehpunkt i i bis zum Anschlag 16 gedreht,
indem der Gelenkpunkt 17 des Kniehebels -durch die Drehung der Kurvenscheibe 9 zum
Punkt 17' wandert (Abb. 2). In der AusschaIt-Stellung hält ein Restdrehmoment im
Gegenuhrzeigersin.n den Kontaktträger i2 am Anschlag 16. Den Anschlag für die Ausschaltstellung
des Griffen i bildet die Achse 6 im Tragblech 3 zusammen mit einem Stützglied 18,
dessen Funktion weiter unten erläutert wird: Der Einschaltvorgang verläuft in gleicher
Weise: Durch Bewegen des Griffes i in. die Einschaltstellung wird die Feder :2 gespannt,
bis der Kipppunkt 13 kurz "vor Erreichen des Anschlages i9 überschritten wird, und
der Einschaltvorgang von außen unbeeinflußbar abläuft. Der Kontaktträger 12 bleibt
bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung jeweils so lange völlig in Ruhe, bis der
Schaltgriff i die Schaltvorrichtung in die jeweilige Schaltbereitschaft gebracht
hat. Es ist unmöglich, den einmal eingeleiteten. Schaltvorgang des Kontaktträgers
von außen zu stören: Zur Frei- und Selbstauslösung ist nach einem weiteren Erfindungsgedanken
der Lagerpunkt 14 der Kurvenscheibe 9 auf einem Stützglied. 18 angeordnet, das seinerseits
um einen feisten Lagerpunkt 2o drehbar ist. Das Stützglied 18 wiederum stützt sich
mit der Rolle 21 gegen die schiefe Ebene 22" eines Auslösehebels 22 ab, der im festen
Punkt 23 drehbar gelagert ist und mittels der Schnappklinke 24 und der Halbwelle
25 fixiert ist. Im Auslösefall wird die Halbwelle 25 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder
26 in an sich bekannter Weise über geeignete Koppelglieder von den nicht dargestellten
Auslöseelementen (Bimetallauslöser, magnetischer Schnellauslöser usw.) so weit gedreht,
bis die Klinke 24 abgleitet. Der Auslösehebel 22 dreht sich nach unten und nimmt
der Rolle 21 des Stützgliedes 18 die Abstützung, so daß dieses sich unter dem Einfluß
des von der noch teilweise gespannten Feder 2 über den Lagerpunkt 14 ausgeübten
Drehmoments gegen den Uhrzeigersinn um den Lagerpunkt 2o dreht. Der Lagerpunkt 14
wandert nach 14,
indem die Kurvenscheibe sich um den Anschlag 15
dreht, bis der Kontaktträger 12 am- Anschlag. 16 liegt. Zur Verringerung der Auslösekräfte
ist außer der bekannten Kraftuntersetzung durch Hebelarrnvergrößerung der Anschlag
22d im Auslöseh.ebel 22 für die Rolle 21 des Stützgliedes 18 nach einem weiteren
Erfindungsgedanken als schiefe Ebene ausgebildet. Durch Wahl der schiefen Ebene
kann an dieser Stelle die erforderliche Auslösekraft beliebig untersetzt werden.
Die Kraft auf diese schiefe Ebene ergibt das Drehmoment auf den Auslösehebel 22,
das durch die Halbwelle 25 abzustützen ist. Die Stellungsanzeige für den Auslösezustand
übernimmt der Griff i. Zu diesem Zweck ist eine Feder 27 vorgesehen, die am Tragblech
3 angreift und den Griff i in Mittelstellung zieht, und zwar so. weit, daß die Ralle
8 des Federführungsgliedes 7 rechts von Kippunkt 13 der Kurvenscheibe 9 zu liegen
kommt. Durch geeignete Dimensionierung der Feder 27 wird vermieden, daß sie die
Kurvensteigung überwindet und den Schalter ausschaltet.
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Nach der Selbstauslösung ist der Schalter irr-Einschalt- und Auslösebereitschaft
zu bringen. Beim Zurückziehen des Griffes i aus der Mittelstellung in die Ausschaltsted1ung
wird das Stützglied 18 durch die Achse 6 in die Ausgangsstellung 14 gedreht und
dabei durch Rolle2i und Auslösehebel22, der unter der Federkraft 28 nach oben geht,
wieder verklinkt.
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Weil die Halbwelle 25 durch die Feder 26 immer sofort in Sperrstellung
gezogen wird, ist die Klinke 24 am Auslösehebel 22 als Schnappklinke ausgebildet.
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Schnappklinke 24 -,vird durch die Schenkelfeder 29 in, Sperrstellung
gebracht.
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Beim Drehers des Stützgliedes 18 in die Ausgangsstellung 14 wird die
Kurvenscheibe 9 hochgehoben und die Feder 2 wieder auf Vorspannung gebracht. Da
'hierbei der Kippunkt 13 immer links von der Rolle 8 liegt, wird durch diese Bewegung
der ausgeschaltete Zustand des Kontaktträgers nicht verändert. Der Schalter ist
wieder einschaltbereit und kann, wie oben beschrieben, wieder eingeschaltet werden.