EP0375732B1 - Locking device for switchgear with electromagnetic drive - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a locking device with a locking lever against unintentional actuation of a switching device with an electromagnetic drive having two adjacent coils, in particular a vacuum contactor, the locking lever having an approximately U or C-shaped cross-sectional shape in the space between the coils against the force of a return spring is pivotally mounted and in the unexcited state of the electromagnetic drive with an end face of a working surface of a movable part of the electromagnetic drive is arranged opposite one another at a distance which is small in relation to the working stroke of this part directed towards the coils when the coils are excited.
- a locking device of this type is known from DE-A-35 25 526.
- the locking lever is removed from the working surface of the movable part of the magnetic drive, e.g. of the movable armature is moved so quickly that this movable part can carry out the intended working stroke unimpeded.
- This condition is usually fulfilled in that the movement resistance of the movable part of the magnetic drive together with the movement resistance of the switching points to be actuated, in particular the vacuum interrupters, results in a speed of the movement sequence which is considerably lower than that of the locking lever.
- the known locking device can also be used in the case that the movement resistance mentioned is considerably lower and, as a result, a hindrance to the normal switching on of the switching device by the locking lever could occur.
- the locking lever on its side facing the plane including the central axes of the two coils carries an extension of ferromagnetic material directed towards this plane, which is formed as a piece at an acute angle to the locking lever, formed integrally with the locking lever and from its end adjacent to the bearing point, which is formed by a continuation of the central part of the U or C profile.
- FR-A-1 075 557 It is already known (FR-A-1 075 557) to provide, in the case of an electromagnetically actuated relay as a locking device, a resilient locking member firmly clamped on one side with an extension which extends laterally in the direction of the pole face of the relay and which has a tongue made of ferromagnetic material at its end having.
- the transition between the leaf spring-like section of the locking member, which extends approximately parallel to the coil, and the extension is designed as an acute-angled bend which forms a stop surface for the hinged armature of the relay.
- a resilient blocking member is not suitable for blocking a stronger tightening force, as occurs in a high-voltage switching device of the type considered here, in particular in a vacuum contactor.
- the resilient locking member is equipped with a larger material cross section in order to increase its supporting effect, the resistance to movement for the release of the switch-on process increases. Therefore a larger part would have to of the magnetic useful flow of the electromagnetic drive for actuating the locking device and are therefore dimensioned stronger.
- the tongue provided as an extension in the locking device according to the invention is located on a pivotably mounted locking lever and does not interact directly with a pole face of the electromagnetic drive. Rather, the extension makes better use of the magnetic flux present in the space between the adjacent coils of the electromagnetic drive than the base body of the locking lever is able to do because of its necessary position with respect to the movable part of the electromagnetic drive to be supported.
- the locking lever including the tongue can be made of soft magnetic steel sheet and can be provided with openings to reduce the inertia. The number and size of the openings also influences the speed of the movement of the locking lever when the switching device is switched on.
- the tongue is provided at its free end with a bend extending in the direction of the main body of the locking lever. This acts as a spacer to avoid accidental deformation of the tongue.
- Figures 2, 3 and 4 show the locking lever as a single part in three mutually perpendicular views.
- an electromagnetic drive device 1 is accommodated in a box-shaped housing 2 and has two coils 3.
- the two coils 3 are arranged side by side in the manner as shown in DE-A-35 24 526.
- a lever 4 provided with an armature 5 is capable of executing a clockwise pivoting movement when the coils 3 are energized, which is used to actuate the vacuum interrupters, one of which is indicated schematically and designated by 8.
- a locking device 6 is provided which is arranged between the two coils 3 as a coherent component.
- the locking device 6 consists of a bearing block 7, a locking lever 10 and a return spring 11.
- a locking piece 12 is attached to the lever 4, which with a working surface 13 faces an end surface 14 (FIG. 2) of the locking lever 10 at a short distance.
- the locking device 6 is attached as a unit to the yoke of the coils 3 by means of at least one screw 9.
- the locking lever 10 has a main body with an approximately U-shaped or C-shaped cross-sectional shape with legs 15 and 16 and with a central part 17.
- a tongue 18 extends from the central part 17 of the main body, specifically from the end at which bearing openings 20 and 21 are provided in the legs 15 and 16 for the pivotable mounting on the bearing block 7 shown in FIG. Starting from a bending radius 22 suitable for production, the tongue 18 is at an acute angle to the central part 17.
- the tongue 18 extends even further into the space between the coils 3 and is therefore exposed to the magnetic field existing there even more than the main body of the locking lever with the central part 17 and the legs 15 and 16. In this way, the locking lever 10 is pivoted particularly quickly.
- the central part 17 of the locking lever 10 contains openings 23, the shape and number of which can be selected in such a way that the inertia of the locking lever 10 is reduced and the desired rapid response behavior is thereby achieved.
- the locking lever 10 can be made in one piece from soft magnetic steel sheet and requires only a few machining operations. Therefore, the angle between the tongue 18 and the middle part 17 can also be chosen appropriately in order to influence the response behavior as well.
- a bent end part 24 of the tongue 18 is shown at the dot, as is also shown in the example according to FIG. 1.
- the length and the position of this end part 24 limit the bending path of the tongue 18 with respect to the middle part 17, so that no undesired deformations occur.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung mit einem Sperrhebel gegen unbeabsichtigte Betätigung eines Schaltgerätes mit einem zwei benachbarte Spulen aufweisenden elektromagnetischen Antrieb, insbesondere eines Vakuumschützes, wobei der eine etwa U- oder C-förmige Querschnittsform aufweisende Sperrhebel in dem Zwischenraum zwischen den Spulen gegen die Kraft einer Rückstellfeder schwenkbar gelagert und im unerregten Zustand des elektromagnetischen Antriebes mit einer Endfläche einer Arbeitsfläche eines bewegbaren Teiles des elektromagnetischen Antriebes in einem Abstand gegenüberstehend angeordnet ist, der im Verhältnis zum bei der erregung der Spulen auftretenden, auf die Spulen hin gerichteten Arbeitshub dieses Teiles klein ist.The invention relates to a locking device with a locking lever against unintentional actuation of a switching device with an electromagnetic drive having two adjacent coils, in particular a vacuum contactor, the locking lever having an approximately U or C-shaped cross-sectional shape in the space between the coils against the force of a return spring is pivotally mounted and in the unexcited state of the electromagnetic drive with an end face of a working surface of a movable part of the electromagnetic drive is arranged opposite one another at a distance which is small in relation to the working stroke of this part directed towards the coils when the coils are excited.
Eine Verriegelungsvorrichtung dieser Art ist durch die DE-A-35 25 526 bekannt geworden. Für die einwandfreie Arbeitsweise einer solchen Verriegelungsvorrichtung ist es erforderlich, daß beim Einschalten des elektromagnetischen Antriebes der Sperrhebel von der Arbeitsfläche des bewegbaren teiles des Magnetantriebes, z.B. des bewegbaren Ankers, derart rasch fort bewegt wird, daß dieses bewegbare Teil den vorgesehenen Arbeitshub ungehindert ausführen kann. Diese Bedingung ist in der Regel dadurch erfüllt, daß der bewegungswiderstand des bewegbaren Teiles des Magnetantriebes zusammen mit dem Bewegungswiderstand der zu betätigenden Schaltstellen, insbesondere der Vakuumschaltröhren, eine Geschwindigkeit des Bewegungsablaufes ergibt, die erheblich geringer als die des Sperrhebels ist. Durch die Erfindung wird die bekannte Verriegelungsvorrichtung auch in dem Fall verwendbar, daß der erwähnte Bewegungswiderstand erheblich geringer ist und demzufolge eine Behinderung des normalen Einschaltens des Schaltgerätes durch den Sperrhebel auftreten könnte.A locking device of this type is known from DE-A-35 25 526. For the correct functioning of such a locking device, it is necessary that when the electromagnetic drive is switched on, the locking lever is removed from the working surface of the movable part of the magnetic drive, e.g. of the movable armature is moved so quickly that this movable part can carry out the intended working stroke unimpeded. This condition is usually fulfilled in that the movement resistance of the movable part of the magnetic drive together with the movement resistance of the switching points to be actuated, in particular the vacuum interrupters, results in a speed of the movement sequence which is considerably lower than that of the locking lever. Through the invention, the known locking device can also be used in the case that the movement resistance mentioned is considerably lower and, as a result, a hindrance to the normal switching on of the switching device by the locking lever could occur.
Gemäß der Erfindung ist bei einer Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Art hierzu vorgesehen, daß der Sperrhebel auf seiner der die Mittelachsen der beiden Spulen einschließenden Ebene zugewandten Seite einen auf diese Ebene hin gerichteten Fortsatz aus ferromagnetischem Material trägt, der als unter spitzem Winkel zu dem Sperrhebel angeordnete, einstückig mit dem Sperrhebel und von dessen der Lagerstelle benachbartem Ende ausgehende Zunge ausgebildet ist, die durch eine Fortsetzung des Mittelteils des U- bzw. C-Profiles gebildet ist.According to the invention is provided in a locking device of the type mentioned that the locking lever on its side facing the plane including the central axes of the two coils carries an extension of ferromagnetic material directed towards this plane, which is formed as a piece at an acute angle to the locking lever, formed integrally with the locking lever and from its end adjacent to the bearing point, which is formed by a continuation of the central part of the U or C profile.
Eine Anpassung der Verriegelungsvorrichtung an Schaltgeräte mit unterschiedlichem Bewegungswiderstand, der beispielsweise durch die Verwendung von Vakuumschaltröhren mit geringerem Kraftbedarf hervorgerufen sein kann, ist nun auf recht einfache Weise zu erreichen, da nur der Fortsatz verändert zu werden braucht, z.B. durch seine Winkelstellung. Die Grundform des Sperrhebels und somit insbesondere die relative Lage seiner Endfläche und der hiermit zusammenwirkenden Arbeitsfläche des bewegbaren Teiles des elektromagnetischen Antriebes kann dagegen unverändert bleiben.An adaptation of the locking device to switching devices with different resistance to movement, which can be caused, for example, by the use of vacuum interrupters with lower power requirements, can now be achieved in a very simple manner, since only the extension needs to be changed, e.g. through its angular position. The basic shape of the locking lever and thus in particular the relative position of its end surface and the working surface of the movable part of the electromagnetic drive which cooperate therewith can remain unchanged.
Es ist bereits bekannt (FR-A-1 075 557), bei einem elektromagnetisch betätigten Relais als Sperrvorrichtung ein einseitig fest eingespanntes federndes Sperrglied mit einem sich seitlich in Richtung der Polfläche des Relais erstreckenden Fortsatz vorzusehen, der an seinem Ende eine Zunge aus ferromagnetischem Material aufweist. Der Übergang zwischen dem sich etwa parallel zu der Spule erstreckenden blattfederartigen Abschnitt des Sperrgliedes und dem Fortsatz ist als spitzwinklige Abbiegung ausgebildet, die eine Anschlagfläche für den Klappanker des Relais bildet. Ein solches federndes Sperrglied ist jedoch nicht geeignet, eine stärkere Anzugskraft zu sperren, wie sie bei einem Starkstrom-Schaltgerät der vorliegend betrachteten Art, insbesondere bei einem Vakuumschütz, auftritt. Wird andererseits das federnde Sperrglied mit einem größeren Materialquerschnitt ausgestattet, um seine Stützwirkung zu vergrößern, so erhöht sich der Bewegungswiderstand für die Freigabe des Einschaltvorganges. Daher müßte ein größerer Teil des magnetischen Nutzflusses des elektromagnetischen Antriebes für die Betätigung der Sperrvorrichtung abgezweigt und dieser daher stärker dimensioniert werden. Die bei der Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung vorgesehene, als Fortsatz dienende Zunge befindet sich dagegen an einem schwenkbar gelagerten Sperrhebel und wirkt nicht unmittelbar mit einer Polfläche des elektromagnetischen Antriebes zusammen. Vielmehr nutzt der Fortsatz den im Zwischenraum zwischen den benachbarten Spulen des elektromagnetischen Antriebes vorhandenen Magnetfluß besser aus, als es der Grundkörper des Sperrhebels aufgrund seiner notwendigen Stellung bezüglich des abzustützenden bewegbaren Teiles des elektromagnetischen Antriebes vermag.It is already known (FR-A-1 075 557) to provide, in the case of an electromagnetically actuated relay as a locking device, a resilient locking member firmly clamped on one side with an extension which extends laterally in the direction of the pole face of the relay and which has a tongue made of ferromagnetic material at its end having. The transition between the leaf spring-like section of the locking member, which extends approximately parallel to the coil, and the extension is designed as an acute-angled bend which forms a stop surface for the hinged armature of the relay. However, such a resilient blocking member is not suitable for blocking a stronger tightening force, as occurs in a high-voltage switching device of the type considered here, in particular in a vacuum contactor. If, on the other hand, the resilient locking member is equipped with a larger material cross section in order to increase its supporting effect, the resistance to movement for the release of the switch-on process increases. Therefore a larger part would have to of the magnetic useful flow of the electromagnetic drive for actuating the locking device and are therefore dimensioned stronger. The tongue provided as an extension in the locking device according to the invention, on the other hand, is located on a pivotably mounted locking lever and does not interact directly with a pole face of the electromagnetic drive. Rather, the extension makes better use of the magnetic flux present in the space between the adjacent coils of the electromagnetic drive than the base body of the locking lever is able to do because of its necessary position with respect to the movable part of the electromagnetic drive to be supported.
Der Sperrhebel kann einschließlich der Zunge aus weichmagnetischem Stahlblech bestehen und kann zur Verringerung der Massenträgheit mit Durchbrechungen versehen sein. Die Anzahl und Größe der Durchbrechungen beeinflußt ebenfalls die Geschwindigkeit der Bewegung des Sperrhebels beim Einschalten des Schaltgerätes.The locking lever including the tongue can be made of soft magnetic steel sheet and can be provided with openings to reduce the inertia. The number and size of the openings also influences the speed of the movement of the locking lever when the switching device is switched on.
Es erweist sich als zweckmäßig, wenn die Zunge an ihrem freien Ende mit einer sich in Richtung auf den Hauptkörper des Sperrhebels hin erstreckenden Abbiegung versehen ist. Diese wirkt als Abstandsstück zur Vermeidung einer zufälligen Deformation der Zunge.It proves to be expedient if the tongue is provided at its free end with a bend extending in the direction of the main body of the locking lever. This acts as a spacer to avoid accidental deformation of the tongue.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained below with reference to the embodiment shown in the figures.
In der Figur 1 ist in vereinfachter Darstellung die Antriebsvorrichtung eines Vakuumschützes mit einem Sperrhebel gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht gezeigt.In Figure 1, the drive device of a vacuum contactor with a locking lever according to the invention is shown in a side view in a simplified representation.
Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen den Sperrhebel als Einzelteil in drei rechtwinklig zueinanderstehenden Ansichten.Figures 2, 3 and 4 show the locking lever as a single part in three mutually perpendicular views.
Eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung 1 ist gemäß der Figur 1 in einem kastenförmigen Gehäuse 2 untergebracht und weist zwei Spulen 3 auf. Die beiden Spulen 3 sind nebeneinander in der Weise angeordnet, wie dies in der DE-A-35 24 526 dargestellt ist. Ein mit einem Anker 5 versehener Hebel 4 vermag bei Erregung der Spulen 3 eine im Uhrzeigersinn weisende Schwenkbewegung auszuführen, die zur Betätigung der Vakuumschaltröhren dient, von denen eine schematisch angedeutet und mit 8 bezeichnet ist. Um zu vermeiden, daß die Vakuumschaltröhren unbeabsichtigt aufgrund einer beliebigen mechanischen Einwirkung auf das Schaltgerät eingeschaltet werden, solange die Spulen 3 nicht erregt sind, ist eine Verriegelungsvorrichtung 6 vorgesehen, die zwischen den beiden Spulen 3 als zusammenhängender Baustein angeordnet ist. Im wesentlichen besteht die Verriegelungsvorrichtung 6 aus einem Lagerbock 7, einem Sperrhebel 10 sowie einer Rückstellfeder 11. An dem Hebel 4 ist ein Sperrstück 12 angebracht, das mit einer Arbeitsfläche 13 einer Endfläche 14 (Figur 2) des Sperrhebels 10 mit einem geringen Abstand gegenübersteht. Die Verriegelungsvorrichtung 6 ist als Einheit mittels wenigstens einer Schraube 9 am Joch der Spulen 3 befestigt.According to FIG. 1, an
Bei einer normalen Einschaltung des Schaltgerätes werden die Spulen 3 erregt, wodurch gleichzeitig eine Kraft auf den Hebel 4 und den Sperrhebel 10 ausgeübt wird. Da jedoch der Sperrhebel aufgrund seiner speziellen Gestaltung schneller auf das Magnetfeld der Spulen 3 anspricht, wird die Endfläche 14 des Sperrhebels 10 von der Arbeitsfläche 13 des Sperrstückes 12 fortbewegt, ehe sich der Antriebshebel in Bewegung setzt.When the switching device is switched on normally, the
Einzelheiten des Sperrhebels 10 werden im Folgenden anhand der Figuren 2, 3 und erläutert.Details of the
Wie insbesondere die Figur 3 zeigt, weist der Sperrhebel 10 einen Hauptkörper mit etwa U- oder C-förmiger Querschnittsform mit Schenkeln 15 und 16 sowie mit einem Mittelteil 17 auf. Von dem Mittelteil 17 des Hauptkörpers geht eine Zunge 18 aus, und zwar von demjenigen Ende, an dem in den Schenkeln 15 und 16 Lageröffnungen 20 und 21 für die schwenkbare Lagerung an dem in der Figur 1 gezeigten Lagerbock 7 vorgesehen sind. Ausgehend von einem für die Herstellung geeigneten Biegeradius 22 steht die Zunge 18 dabei unter einem spitzen Winkel zu dem Mittelteil 17.As FIG. 3 in particular shows, the
Die Zunge 18 erstreckt sich noch weiter in den Zwischenraum zwischen den Spulen 3 und ist daher dem dort bestehenden Magnetfeld noch stärker als der Hauptkörper des Sperrhebels mit dem Mittelteil 17 und den Schenkeln 15 und 16 ausgesetzt. Auf diese Weise wird der Sperrhebel 10 besonders rasch geschwenkt.The
Wie die Figuren 2 und 4 zeigen, enthält der Mittelteil 17 des Sperrhebels 10 Durchbrechungen 23, deren Gestalt und Anzahl derart gewählt sein können, daß die Massenträgheit des Sperrhebels 10 vermindert und hierdurch das gewünschte rasche Ansprechverhalten erzielt wird. Der Sperrhebel 10 läßt sich einstückig aus weichmagnetischem Stahlblech herstellen und erfordert nur wenige Bearbeitungsgänge. Daher kann auch der Winkel zwischen der Zunge 18 und dem Mittelteil 17 passend gewählt werden, um gleichfalls das Ansprechverhalten zu beeinflussen.As FIGS. 2 and 4 show, the
In der Figur 2 ist stichpunktieit ein abgebogener Endteil 24 der Zunge 18 gezeigt, wie er auch in dem Beispiel gemäß der Figur 1 dargestellt ist. Die Länge und die Stellung dieses Endteiles 24 begrenzen den Biegeweg der Zunge 18 gegenüber dem Mittelteil 17, damit keine unerwünschten Deformationen eintreten.In FIG. 2, a
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