Beschreibung
Versteileinrichtung zum Verstellen eines beweglichen Kontaktes einer Schalteinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Versteileinrichtung zum Verstellen eines beweglichen Kontaktes einer Schalteinrichtung mit einer mit ihrem einen Ende mit dem beweglichen Kontakt und mit ihrem anderen Ende mit einem Bolzen verbundenen Antriebs- stange zum Verstellen des beweglichen Kontaktes, einer Kulissenscheibe, mittels der der Bolzen zwischen einer einer geöffneten Stellung des beweglichen Kontaktes entsprechenden ersten Position und einer einer geschlossenen Stellung des beweglichen Kontaktes entsprechenden zweiten Position und umgekehrt gleitend geführt ist, und einer mittels einer Antriebseinheit in zwei entgegengesetzten Richtungen bewegbaren, mit der Kulissenscheibe verbundenen Koppelstange, wobei durch eine Bewegung der Koppelstange in die erste Richtung ein Führen des Bolzens in seine erste Position und durch eine Bewegung der Koppelstange in die zweite Richtung ein Führen des Bolzens in seine zweite Position erreichbar ist.
Eine Versteileinrichtung der genannten Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift US 3,248,497 bekannt. Bei der be- kannten Versteileinrichtung ist eine von einem Solenoid angetriebene Koppelstange mit ihrem einen Ende mit einer Kulissenscheibe verbunden. Die Kulissenscheibe weist einen Führungsspalt auf, in dem ein Bolzen gleitend geführt ist. Mit dem Bolzen ist eine Antriebsstange verbunden, die zum Ver- stellen eines beweglichen Kontaktes eines Vakuumschalters dient. Der in der Kulissenscheibe vorgesehene Führungsspalt ist derart ausgebildet, dass sich an einen langen, geradlinig verlaufenden ersten Bereich, der zum schnellen Öffnen und
Schließen des beweglichen Kontaktes des Vakuumschalters dient, ein kleinerer, leicht abgewinkelter weiterer Bereich des Führungsspaltes anschließt, in dem der Bolzen in der geschlossenen Stellung des beweglichen Kontaktes sozusagen ein- rasten kann und damit den beweglichen Kontakt sicher in seiner geschlossenen Stellung hält. Ferner dient dieser weitere Bereich zur Verringerung der Geschwindigkeit des beweglichen Kontaktes kurz vor dem Schließen, so dass ein Zurückprallen des beweglichen Kontaktes von einem feststehenden Kontakt beim Schließen weitgehend verhindert werden kann.
Ferner ist aus der deutschen Auslegeschrift DE 27 54 547 B2 eine VerStelleinrichtung zum Verstellen eines beweglichen Kontaktes einer Schalteinrichtung bekannt, bei der eine um eine feststehende Achse drehbare Kulissenscheibe verwendet wird, die von eine mit dem beweglichen Kontakt- der Schalteinrichtung verbundenen Kontaktstift abgetastet wird und eine Verstellbewegung des beweglichen Kontaktes bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Versteileinrichtung der eingangs eingeführten Art derart auszubilden, dass ein beim Öffnen des beweglichen Kontaktes auftretender Lichtbogen sicher gelöscht werden kann.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Versteileinrichtung der. genannten Art. vorgesehen,, „dass die Kulissenscheibe einen Zwischenbereich mit einem derart ausgestalteten Verlauf aufweist, dass bei ihrer Hin- und Herbewegung durch die Koppelstange der Bolzen zwischen seiner ersten Position und seiner zweiten Position jeweils in einer Zwischenposition anhaltbar ist. Dadurch kann besonders vorteilhaft eine zum Löschen eines Lichtbogens optimale Weg- Zeit-Kennlinie beim Öffnen des beweglichen Kontaktes
vorgegeben werden. Beim Öffnen des beweglichen Kontaktes baut sich nämlich um den beweglichen Kontakt und einen feststehenden Kontakt ein Magnetfeld auf, das zur Löschung des Lichtbogen beiträgt. Der Aufbau und die Wirkung des Magnet- feldes werden durch das kurzzeitige Verharren des beweglichen Kontaktes in der Zwischenposition begünstigt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver- stelleinrichtung sieht vor, dass in der Zwischenposition des Bolzens der Zwischenbereich steigungslos verlaufend ausgeführt ist und an den Zwischenbereich einerseits ein erster Führungsbereich und andererseits ein zweiter Führungsbereich angrenzen, wobei die Führungsbereiche schräg bezüglich des Zwischenbereichs verlaufen. Durch eine solche- Ausführung der Kulissenscheibe lässt sich die erforderliche .Weg-Zeit- Kennlinie" besonders einfach erreichen.
Außerdem kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung vorgesehen sein, dass der erste Führungsbereich einen steileren Verlauf aufweist als der zweite Führungsbereich. Dadurch, dass der zweite Führungsbereich, der den Bolzen kurz vor dem Schließen des beweglichen Kontaktes führt, weniger steil verläuft als der erste Führungsbereich, lässt sich eine Verlangsamung des be- weglichen Kontaktes vor dem Schließen erreichen, wodurch die Neigung des beweglichen Kpnt.aktes zum Zμrückprallen von_ dem feststehenden Kontakt der Schalteinrichtung verringert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Führungsbereich einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Hierdurch kann die Weg-Zeit-Kennlinie noch genauer
an einen geforderten Verlauf angepasst werden. Beispielsweise kann durch einen entsprechend gekrümmten Verlauf des zweiten Führungsbereiches die Geschwindigkeit des beweglichen Kontaktes kurz vor dem Schließen weiter verringert werden.
Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung vorgesehen sein, dass der erste und zweite Führungsbereich jeweils einen linearen Verlauf aufweisen. Bei der Ausführung der Führungsbereiche mit einem linearen, also geradlinigen, Verlauf lässt sich eine besonders einfache Herstellung der Kulissenscheibe der Ver- stelleinrichtung erreichen.
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsgemä- ßen VerStelleinrichtung sieht ferner vor, dass der Bolzen mittels der Kulissenscheibe in einem den ersten und zweiten Führungsbereich sowie den Zwischenbereich aufweisenden Führungsspalt geführt ist. Auf diese Weise lässt sich eine besonders sichere Führung des Bolzens ohne Zuhilfenahme weiterer Bauteile erreichen.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen VerStelleinrichtung ist vorgesehen, dass die Kulissenscheibe an ihrem dem beweglichen Kontakt abgewandten Ende an einem Drehpunkt gelagert ist. Hierdurch kann die Kulissenscheibe auf besonders, einfache Art und .Weise beweglich ,z..- B.....in. einem . die VerStelleinrichtung umschließenden Gehäuse montiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen VerStelleinrichtung sieht ferner vor, dass der mit der Antriebsstange verbundene Bolzen auch mit einem Ende einer Haltestange verbunden ist, die an ihrem anderen Ende an einem
weiteren festen Drehpunkt gelagert ist. Bei entsprechender Ausbildung einer solchen Haltestange lässt sich hierdurch besonders einfach eine Bewegung des Bolzens und damit der Antriebsstange des beweglichen Kontaktes quer zur Öffnungs- bzw. Schließrichtung des beweglichen Kontaktes verhindern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung ist vorgesehen, dass der Bolzen von zwei gleichartig ausgebildeten, parallel zueinan- der angeordneten Kulissenscheiben geführt angeordnet ist.
Durch die Ausführung mit einem von zwei gleichartigen Kulissenscheiben geführten Bolzen lässt sich besonders einfach ein sicheres Führen des Bolzens erreichen und ggf. ein Verkanten des Bolzens bei der Öffnungs- bzw. Schließbewegung verhin- dern.
Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung sind in
Figur 1 eine schematische Darstellung einer VerStelleinrichtung zum Verstellen eines beweglichen Kontaktes eines Vakuum-Leistungsschalters, in Figur 2 eine schematische Darstellung der Verstelleinrich- tung gemäß Figur 1 in einer geöffneten Stellung, in Figur 3 eine schematische Darstellung der Verstelleinrich- tung_ gemäß Figur 1 in einer geschlossenen Stellung,, in Figur 4 eine dreidimensionale schematische Darstellung einer VerStelleinrichtung und in Figur 5 eine weitere Ausfuhrungsform einer Versteileinrichtung zum Verstellen eines beweglichen Kontaktes
dargestellt.
In Figur 1 ist schematisch eine VerStelleinrichtung 1 zum Verstellen eines beweglichen Kontaktes 2a einer ebenfalls nur schematisch dargestellten Schalteinrichtung in Form eines Vakuum-Leistungsschalters 3 gezeigt. Über eine mit einer (in Figur 1 nicht dargestellten) Antriebseinrichtung verbundene Koppeleinrichtung in Form einer Koppelstange 4 werden hierbei zwei parallel zueinander angeordnete Kulissenscheiben 5 und 6 bewegt. Dazu ist die Koppelstange 4 mit den Kulissenscheiben 5 und 6 an einem Verbindungspunkt 14 beispielsweise mittels einer zwischen den beiden Kulissenscheiben 5, 6 verlaufenden Achse schwenkbar verbunden. Die Kulissenscheiben 5,6 sind an ihrem unteren Ende ferner an einem festen Drehpunkt 16 dreh- bar beispielsweise mit einem Gehäuseteil eines die Versteileinrichtung 1 umschließenden Gehäuses verbunden. In Figur 1 ist die Kulissenscheibe 5 kurz vor der Koppelstange 4 weggebrochen dargestellt, um die Sicht auf die Koppelstange 4 und die hinter der Kulissenscheibe 5 liegende weitere Kulis- senscheibe 6 freizugeben. Die Kulissenscheiben 5 und 6 weisen gemäß Figur 1 je einen Führungsspalt 7 auf, wobei dieser Führungsspalt 7 aus drei aneinander angrenzenden Abschnitten 7a, 7b und 7c besteht. Dabei ist zunächst ein erster Führungsbereich 7a des Führungsspaltes 7 vorgesehen, wobei dieser erste Führungsbereich 7a schräg bezüglich eines an diesen angrenzenden sogenannten Zwischenbereiches 7b verläuft . In der Ansicht in Figur 1, die eine Zwischenposition eines in den Fuhrungsspalten 7 geführten Bolzens 8 darstellt, verläuft der Zwischenbereich 7b in horizontaler Richtung, also ohne jegliche Steigung. An diesen Zwischenbereich 7b grenzt schließlich ein zweiter Führungsbereich 7c an, der wiederum bezüglich des Zwischenbereichs 7b einen schrägen Verlauf besitzt .
Der von den Kulissenscheiben geführte Bolzen 8 wiederum ist mit einer Antriebsstange 9 verbunden, die mit ihrem anderen Ende mit dem beweglichen Kontakt 2a des Vakuumschalters 3 5 verbunden ist. Die Antriebsstange 9 ist beispielsweise mittels eines Faltenbalges 10 in ein Gehäuse 11 des Vakuumschalters 3 hineingeführt. Außerdem ist mit dem Bolzen 8 eine Haltestange 12 verbunden, die eine Bewegung des Bolzens 8 quer zur Verstellrichtung des beweglichen Kontaktes 2a verhindern 10 soll. Dazu ist die Haltestange 12 entsprechend lang ausgebildet, so dass der Kreisbogen um den Drehpunkt 19, auf dem der Bolzen 8 seine Bewegung durchführt, annähernd als Gerade angesehen werden kann.
1.5 Obwohl in Figur 1 eine Ausführung mit zwei sich parallel gegenüberliegenden Kulissenscheiben 5, 6 gezeigt' ist, ist im Rahmen der Erfindung auch eine Ausgestaltung mit nur einer Kulissenscheibe 5 möglich.
20 Im folgenden soll die Funktionsweise der Versteileinrichtung gemäß Figur 1 erläutert werden.
In Figur 1 ist der bewegliche Kontakt 2a zunächst in einer Stellung zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen 5 Stellung gezeigt; der Bolzen 8 befindet sich in seiner Zwi- schenposition im Zwischenbereich 7b des Fuhrungsspalt.es , 7..
Zum Schließen des beweglichen Kontaktes 2a des Vakuumschalters 3 bewegt die mit der Koppelstange 4 verbundene (in Figur 0 1 nicht dargestellte) Antriebseinrichtung diese in eine mit einem Pfeil 13 angedeutete erste Richtung. Die Koppelstange 4 kippt die Kulissenscheiben 5,6 um den festen Drehpunkt 16 in eine durch einen zweiten Pfeil 15 angedeutete Richtung. Die
Kulissenscheiben 5,6 und damit auch der jeweilige Führungsspalt 7 bewegen sich dadurch relativ zum Bolzen 8, der damit in den zweiten Führungsbereich 7c des Führungsspaltes 7 gerät und, da er von der Haltestange 12 an einer Querbewegung ge- hindert wird, durch die Form des FuhrungsSpaltes 7 nach oben in Richtung des Vakuum-Leistungsschalters 3 geführt wird. Über die Antriebsstange 9 überträgt sich diese Aufwärtsbewegung an den beweglichen Kontakt 2a, der somit in seine geschlossene Stellung bewegt wird. Dies ist in Figur 2 gezeigt. Man erkennt den beweglichen Kontakt 2a in seiner geschlossenen Stellung und den Bolzen 8 in seiner zweiten Position innerhalb des Führungsspaltes 7.
Zum Öffnen des beweglichen Kontaktes 2a verfährt der Antrieb die Koppelstange 4 in eine gemäß Figur 1 durch einen dritten Pfeil 17 angedeutete .Richtung, wodurch die Kulissenscheiben 5. und 6 um den Drehpunkt 16 in eine durch einen vierten Pfeil 18 angegebene Richtung gekippt werden. Dadurch verschiebt sich wiederum der Führungsspalt 7 relativ zum Bolzen 8 und dieser gerät von dem zweiten Führungsbereich 7c erst zurück in den Zwischenbereich 7b, dann in den ersten Führungsbereich 7a und schließlich in seine erste Position, die einer vollständig geöffneten Stellung des beweglichen Kontaktes 2a entspricht. Dieser Zustand ist in Figur 3 näher gezeigt. Insge- samt vollführt beim Öffnen der Bolzen - und damit auch der bewegliche Kontakt 2a - zunächst eine Öffnungsbewegung, verharrt dann in einer Zwischenposition und vollführt abschließend eine weitere Öffnungsbewegung.
Die Durchführung der erläuterten Bewegung beim Öffnen des beweglichen Kontaktes 2a ist notwendig, um den sich beim Öffnen des beweglichen Kontaktes 2a ausbildenden Lichtbogen zwischen dem beweglichen Kontakt 2a und einem feststehenden Kontakt 2b
des Vakuumschalters 3 sicher zu löschen. Würde der bewegliche Kontakt 2a sofort von der geschlossenen in die vollständig geöffnete Position verfahren werden, so könnte sich ein an dem Prozess der Lichtbogenlöschung beteiligtes Magnetfeld nur schwer aufbauen und der Lichtbogen würde nicht oder nur unzureichend gelöscht werden. Daher wird der Bolzen 8 - und mit diesem auch der bewegliche Kontakt 2a - zunächst in seine Zwischenposition verfahren, so dass sich das Magnetfeld zur Lichtbogenlöschung vollständig aufbauen kann, und erst danach wird der bewegliche Kontakt 2a in die vollständig geöffnete Stellung verfahren, in der der Vakuumschalter 3 sicher sperrt. Die beschriebene Bewegung des beweglichen Kontaktes 2a wird hierbei durch die von der Antriebseinheit mittels der Koppelstange 4 auf die Kulissenscheiben 5 und 6 übertragene kontinuierliche Bewegung in- Richtung des Pfeils 18, .bewirkt. Das Anhalten des' Bolzens 8 in. seiner Zwischenposition wird folglich allein durch die Ausgestaltung des Zwischenbereichs' 7b der Kulissenscheibe 5, 6 erzielt, nicht etwa durch ein Anhalten der Bewegung der Kulissenscheibe 5,6.
Wie in Figur 1 ferner zu sehen ist, ist der zweite Führungsbereich 7c des FuhrungsSpaltes 7 etwas flacher gestaltet als der erste Führungsbereich 7a des Führungsspaltes 7. Hierdurch wird beim Schließen des beweglichen Kontaktes 2a erreicht, dass dieser mit nicht zu hoher Geschwindigkeit auf den feststehenden Kontakt 2b aufprallt und ein Zurückprallen des beweglichen Kontaktes 2a weitgehend unterdrückt wird.
In Figur 1 sind der erste und zweite Führungsbereich 7a, 7c und der Zwischenbereich 7b jeweils mit einem linearen bzw. gradlinigen Verlauf dargestellt. Ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt jedoch auch ein beispielsweise leicht gekrümmter Verlauf etwa des ersten und zweiten Fuhrungs-
bereiches 7a und 7c. Durch einen solchermaßen ausgestalteten Verlauf lässt sich die Weg-Zeit-Kennlinie, die der bewegliche Kontakt 2a beim Öffnen bzw. Schließen durchläuft, ggf. noch genauer an bestimmte Vorgaben anpassen. Beispielsweise lässt sich hier durch eine gekrümmte verlaufende Ausgestaltung des zweiten Führungsbereiches 7c eine weitere Verzögerung des beweglichen Kontaktes 2a kurz vor dem Auftreffen auf den feststehenden Kontakt 2b erreichen.
In Figur 4 ist die in Figur 1 beschriebene Verstelleinrich- tung 1 in einer dreidimensionalen Ansicht in einem Explosionsbild dargestellt. Die der Figur 1 entsprechenden Komponenten sind hierbei mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet .
In Figur 4 ist deutlich der Aufbau mit zwei ' sieh parallel gegenüberliegenden gleichartigen Kulissenscheiben 5 und 6 zu erkennen, in deren gleichartigen Führungsspalten 7 ein in Figur 4 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigter Bolzen 8 (vgl. Figur 1) gleitend geführt wird. Außerdem sind mit dem Bolzen 8 eine Antriebsstange 9 für einen (ebenfalls in Figur 4 nicht gezeigten) beweglichen Kontakt 2a (vgl. Figur 1) des Vakuumschalters 3 und eine gemäß Figur 4 doppelt ausgeführte Haltestange 12 verbunden.
Figur.5 zeigt, schließlich eine alternative Ausfuhrungs.form einer Kulissenscheibe. Den vorigen Figuren entsprechende Komponenten sind wiederum mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Den wesentlichen Unterschied zu der Ausführung ge- maß Figur 1 bilden die Kulissenscheiben 5a und 6a. Diese besitzen keinen Fuhrungsspalt, sondern lediglich ein Fuhrungs- profil 20 an ihren Oberseiten. Durch zwei Stege 21 und 22 wird dieses Führungsprofil 20 seitlich begrenzt und der Bol-
zen 8 am Herausgleiten aus dem Führungsprofil 20 gehindert. Damit der Bolzen 8 auch in dieser Ausfuhrungsform sicher am Führungsprofil 20 anliegt, ist unterhalb des Gehäuses 11 des Vakuum-Leistungsschalters 3 nur beispielhaft eine Schrauben- feder 23 angeordnet, die mit einem Absatz 24 an der Antriebs- stange 9 so zusammenwirkt, dass sie eine ständige Kraft auf den Bolzen 8 ausübt, die diesen gegen das Führungsprofil 20 drückt. Analog zu dem Führungsspalt 7 (vgl. Figur 1) weist das Führungsprofil 20 einen ersten 20a und einen zweiten Füh- rungsbereich 20c sowie einen Zwischenbereich 20b auf. Diese bewirken ebenfalls die Führung des Bolzens 8 gemäß einer geforderten Weg-Zeit-Kennlinie zwischen einer ersten (beweglicher Kontakt 2a geöffnet) und einer zweiten Position des Bolzens 8 (beweglicher Kontakt 2a geschlossen) .