DE3323861C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für die Vor
spannkraft einer Ausschaltfeder in der Antriebsvorrichtung eines
Vakuumschaltgerätes, bei der sich die Feder einerseits an einem
schenkbar gelagerten Hebel und andererseits an einem orts
festen Widerlager abstützt.
Eine solche Einstellvorrichtung ist
durch die GB-PS 11 24 491 bekanntgeworden. Beispielsweise
können auf diese Weise fertigungsbedingte Toleranzen der Aus
schaltfeder selbst oder der Antriebsvorrichtung ausgeglichen
werden. Ferner kann es erwünscht sein, die Kraft der Ausschalt
feder entsprechend dem Luftdruck am Aufstellungsort des Vakuum
schaltgerätes wählen zu können, da hiervon die Betätigungskraft
von Vakuumschaltröhren abhängt.
In allen diesen Fällen besteht
die Aufgabe, das einstellbare Widerlager so auszugestalten, daß
ein gewünschter Wert der Vorspannkraft reproduzierbar mit Hilfe
eines einfach durchzuführenden Arbeitsganges eingestellt werden
kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das
Widerlager ein Einstellstück mit kreisförmig angeordneten, sich
in der Wirkungsrichtung der Feder erstreckenden Vorsprüngen und
ein gegenüber dem Einstellstück zentriertes, die Vorsprünge auf
nehmendes Raststück umfaßt. Eine solche Einstellvorrichtung ist
mit vorteilhaft kleiner Baugröße herstellbar und kann mehrere,
genau wiederholbare Stellungen für die Vorspannung der Feder
erhalten. Gegenüber der Einstellvorrichtung nach der
GB-PS 11 24 491 wird damit erreicht, daß der Benutzer die
Federkraft rascher und sicherer an die Erfordernisse anpassen
kann. Auch ist jede Gefahr vermieden, daß sich die einmal ge
wählte Einstellung aufgrund betrieblicher Einflüsse unbeab
sichtigt ändert.
Führt man das Einstellstück mit zwei Paaren symmetrisch zu
seiner Drehachse angeordneten Vorsprüngen unterschiedlicher
axialer Erstreckung aus und erhält das Raststück an seiner
Stirnseite eine Folge unterschiedlich tiefer Ausnehmungen bzw.
Einschnitte für die Vorsprünge des Einstellstückes, so ist
hierdurch die Voraussetzung für eine zuverlässige Kraftüber
tragung in mehreren festgelegten Werten der Federvorspannung
geschaffen. Darüber hinaus lassen sich die Vorsprünge des
Raststückes und die Einschnitte des Einstellstückes in solcher
Verteilung und Bemessung anordnen, daß in allen relativen
Stellungen eine symmetrische und zentrische Übertragung der
Federkraft gewährleistet ist.
Zur einfachen Gestaltung und Montage der Einstellvorrichtung
kann dadurch beigetragen werden, daß das Raststück eine zen
trale Bohrung zum Durchtritt eines Zapfens des Einstellstückes
besitzt und daß ein die Bohrung umgebender Ansatz in einer
Öffnung eines die Federkraft aufnehmenden Teiles gelagert ist.
Auf diese Weise werden beide Teile der Einstellvorrichtung
gegeneinander zentriert und an der Antriebsvorrichtung
festgelegt.
Es empfiehlt sich, die Vorsprünge des Raststückes schwach
keilförmig auszubilden und die Einschnitte des Einstellstückes
entsprechend geschrägt auszuführen. Hierdurch wird bei präziser
Einhaltung vorgegebener Raststellungen der Einstellvorgang
erleichtert.
Der Zapfen des Einstellstückes kann als Gegenstück eines
Werkzeuges zur Einstellung der Federkraft ausgebildet sein.
Zur Benutzung üblicher Werkzeuge kann daher der Zapfen mit
einem geraden Schlitz, einem Kreuzschlitz oder einem Innen
sechskant versehen sein. Auch ein äußeres Sechskantprofil
eignet sich als Gegenstück eines Einstellwerkzeuges.
Es ist bereits bekannt, kleine elektrische Geräte, wie Druck
taster, Hebelschalter, Meldeschalter und dgl., die ohne
ästhetisch störenden Überstand eines Gewindes in Schalttafeln
unterschiedlicher Dicke eingebaut werden sollen, mit einem
Stufenring zu versehen, der sich auf Vorsprüngen des Geräte
körpers abstützt. Durch eine Mutter wird die Anordnung zu
sammengespannt, so daß weder eine betriebsmäßige Verstellung
vorgesehen noch möglich ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher
erläutert. Die
Fig. 1 zeigt ein Vakuumschütz als Beispiel für die An
wendung einer Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung. Die
Fig. 2 und 3 zeigen ein Einstellstück in zwei recht
winklig zueinander stehenden Ansichten. Die
Fig. 4, 5 und 6 zeigen ein zum Zusammenwirken mit dem
Einstellstück gemäß den Fig. 2 und 3 vorgesehenes Rast
stück in drei verschiedenen Ansichten. Hierbei ist die Fig. 4
eine Draufsicht auf die mit Einschnitten versehene Seite,
während die Fig. 5 und 6 jeweils rechtwinklig zu der Fig. 4
stehende Seitenansichten darstellen. Die
Fig. 7 ist eine der Fig. 5 entsprechende Seitenansicht
des Raststückes, wobei die Einschnitte abweichend ausgeführt
sind. Die
Fig. 8a, 8b und 8c sind schematische Darstellungen, die
das Zusammenwirken des Einstellstückes und des Rast
stückes in drei verschiedenen Stellungen zeigen. Hierbei
ist der Umfang der Teile abgewickelt, d. h. gestreckt
dargestellt.
Das Vakuumschütz 1 gemäß der Fig. 1, das ein- oder etwa
der DE-AS 22 11 413 entsprechend mehrpolig ausgebildet
sein kann, ist im Schnitt dargestellt. In einem Antriebsge
häuse 2, das zur Befestigung des Vakuumschützes 1 an
einer geeigneten Montagefläche mit Abwinklungen 3 versehen
ist, befindet sich eine elektromagnetische Antriebsvor
richtung 4, zu der ein ortsfester Elektromagnet 5 und
eine bewegliche Armatur 6 gehören. Der in üblicher Weise
aus einem Kern und einer Spule bestehende Elektromagnet
5 kann in dem Gehäuse 2 beispielsweise in der Weise
befestigt sein, wie dies der DE-AS 18 13 453 zu entnehmen
ist.
Die bewegliche Armatur 6 der Antriebsvorrichtung 4 weist
einen Träger 7 auf, der zusammen mit einem Isolierstück 10
einen etwa rechtwinkligen Hebel bildet, der um eine
etwa in seinem ideellen Eckpunkt liegende Drehachse 11
schwenkbar ist. An dem Träger 7 ist der eigentliche
Anker 12 befestigt, der mit den Polflächen 13 des Elektro
magneten 5 zusammenwirkt. In der Fig. 1 ist der Elektro
magnet 5 im unerregten Zustand dargestellt, in dem sich
der Anker 12 und die Polflächen 13 mit einem Abstand
gegenüberstehen. Diese Stellung entspricht der Ausschalt
stellung einer Vakuumschaltröhre 14, die in einem mit
dem Gehäuse 2 verbundenen Isolierstoffträger 15 angeordnet
ist. Diese Vakuumschaltröhre kann einer beliebigen geeig
neten Bauform entsprechen, so daß im vorliegenden Zusam
menhang auf Einzelheiten nicht näher eingegangen wird.
Es sei nur erwähnt, daß die Vakuumschaltröhre 14 mit
einem unteren feststehenden Anschlußbolzen 16 in einer
mit dem Isolierstoffträger 15 fest verbundenen Anschlußvor
richtung 17 eingespannt ist. Der obere Anschlußbolzen 20
der Vakuumschaltröhre 14 ist in der Längsrichtung ver
schiebbar angeordnet und dient sowohl zur Betätigung
der Vakuumschaltröhre als auch zur Stromführung. Eine
obere Anschlußvorrichtung 21 stellt eine leitende Ver
bindung zu dem Anschlußbolzen 20 her. Zur Übertragung
der Schwenkbewegung der Armatur 6 dient ein mit dem
Isolierstück 10 verbundener Bolzen 22, der sich durch
die Öffnung einer mit dem oberen Anschlußbolzen 20 ver
bundene Ösenschraube 23 erstreckt.
In der Fig. 1 ist das Vakuumschütz 1 im Ausschaltzustand
gezeigt. Bei unerregtem Elektromagnet 5 gelangt das
Vakuumschütz in diese Schaltstellung unter dem Einfluß
einer als Ausschaltfeder dienenden Schraubendruckfeder 24,
die zwischen dem Träger 7 der beweglichen Armatur 6 und
einem einstellbaren Widerlager 25 angeordnet ist, das
an einer mit dem Gehäuse 2 verbundenen Grundplatte 26
angebracht ist. Die Schraubendruckfeder 24 ist so bemessen,
daß sie die Vakuumschaltröhre 14 entgegen der durch
den umgebenden Luftdruck hervorgerufenen Kraft in der
Ausschaltstellung hält. Diese Kraft ist unterschiedlich
je nach der Größe des umgebenden Luftdruckes. Die Ein
stellvorrichtung 25 ermöglicht es, die in dem dargestellten
Ausschaltzustand des Vakuumschützes 1 wirksame Kraft der
Schraubendruckfeder 24 an den unterschiedlich großen
Luftdruck anzupassen. Der Aufbau der Einstellvorrichtung
25 wird nun anhand der Fig. 2 bis 6 erläutert.
Die Einstellvorrichtung 25 besteht im wesentlichen aus
einem Einstellstück 30 (Fig. 2 und 3) sowie einem Rast
stück 40 (Fig. 4, 5 und 6), die miteinander in Eingriff
stehen und gegeneinander um bestimmte Winkelstellungen
verdreht werden können. Das Einstellstück 30 gemäß der
Fig. 2 stellt sich in der Draufsicht als ein etwa zy
lindrischer Körper dar, der zwei Paare von Vorsprüngen 31
und 32 aufweisen, die am äußeren Umfang des Einstellstückes
liegen und sich in axialer Richtung erstrecken. Hierbei
besitzen die einander diametral gegenüberliegenden Vor
sprünge 31 eine größere axiale Länge als die diesen
gegenüber um 45° versetzt angeordneten Vorsprünge 32,
wie insbesondere der Fig. 3 zu entnehmen ist. Nach derselben
Seite wie die Vorsprünge 31 und 32 erstreckt sich ein
zentraler Zapfen 33, der mit einem Schlitz 34 zum Einstecken
eines geeigneten Werkzeuges, beispielsweise eines Schrauben
drehers, versehen ist. Auf der den Vorsprüngen und dem
zentralen Zapfen abgewandten Seite des Einstellstückes 30
befindet sich ein zylindrischer Ansatz 35, über den
die Schraubendruckfeder 24 greift, wie der Fig. 1 zu
entnehmen ist. Die den zylindrischen Ansatz 35 umgebende
Ringfläche 36 ist somit die Auflagefläche der letzten
Windung der Schraubendruckfeder 24.
Das Raststück 40 gemäß den Fig. 4, 5 und 6 weist gleich
falls eine zylindrische Grundform auf. An seinem Umfang
befindet sich eine Folge von insgesamt acht Einschnitten
unterschiedlicher Tiefe, die jeweils durch eine Nase
voneinander getrennt sind. Zum besseren Verständnis
sind am Umfang des Raststückes 40 in Fig. 3 die Winkel
0° bzw. 360°, 90°, 180° und 270° eingetragen. Dieselben
Bezeichnungen der Winkel finden sich in den Fig. 8a,
8b und 8c, in denen der Umfang des Raststückes 40 als
Abwicklung, d. h. gestreckt, dargestellt ist. Wie man
erkennt, befinden sich zwei Einschnitte 41 mit der ge
ringsten Tiefe bei 135° und 315° des Umfanges. Zwei
weitere Einschnitte 42 mit einer zweiten Tiefenstufe
befinden sich bei 180 und 360°, während Einschnitte 43
mit einer dritten Tiefenstufe bei 45 und 225° angeordnet
sind. Diesen gegenüber wiederum um 45° versetzt folgen
Einschnitte 44, die sich demgemäß bei 90 und 270° des
Umfanges befinden. Zwischen den genannten Einschnitten
befinden sich Nasen, die ungeachtet ihrer unterschied
lichen Tiefenlage einheitlich mit 45 bezeichnet sind.
Aus den Fig. 5 und 6 ist in Verbindung mit der Fig. 4
die zylinderscheibenförmige Grundform des Raststückes 40
ersichtlich. An seiner den Einschnitten 41 bis 44 und
den Nasen 45 abgewandten Seite besitzt das Raststück 40
einen zylindrischen Ansatz 46, der zum Eingreifen in
eine passende Öffnung der Grundplatte 26 (Fig. 1) bestimmt
ist. Durch eine Ausnehmung 47 (Fig. 5) des zylindrischen
Ansatzes 46 und einen dieser Ausnehmung angepaßten Steg
der erwähnten Öffnung der Grundplatte 26 ist für eine
Sicherung gegen Verdrehung des Raststückes 40 gesorgt.
In dieser Stellung ist das Raststück 40 an der Grundplatte
26 durch eine Schraube 49 befestigt (Fig. 1), die in
eine Gewindebohrung 50 (Fig. 4) eingedreht ist. Im markierten
Zustand erstreckt sich der Zapfen 33 des Einstellstückes
durch eine zentrische Bohrung 48 des Raststückes 40.
Die Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines Rast
stückes 51 in einer der Fig. 5 entsprechenden Darstellung.
Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispiel besitzt das Raststück 51 Einschnitte 52, 53
und 54, deren Flanken geneigt zur Achse des Raststückes
verlaufen. In Verbindung mit entsprechend keilförmig
ausgebildeten Vorsprüngen des Einstellstückes erleichtert
diese Form der Einschnitte das Auffinden der Raststufen
beim Einstellen, weil die Einschnitte und Vorsprünge
schon jeweils vor dem Erreichen der Bündigstellung mit
einander in Eingriff gelangen können und sich dann unter
dem Einfluß der Federkraft selbsttätig aufeinander aus
richten.
An dieser Stelle sei erwähnt, daß sowohl die Vorsprünge
31 und 32, als auch die Einschnitte 41 bis 44 (Fig. 2
und 3 bzw. Fig. 3, 5 und 6) mit parallelen Flanken aus
gebildet sind, um die zur Verfügung stehende Gesamt
fläche gut auszunutzen und dadurch eine relativ niedrige
Flächenpressung zu erreichen. Sofern jedoch dieser Ge
sichtspunkt eine nebengeordnete Rolle spielt, können
auch andere Formen von Ausnehmungen bzw. Einschnitten
und Vorsprüngen gewählt werden, z. B. zylindrische oder
kegelförmige Vertiefungen und Zapfen.
Anhand der Fig. 8a, 8b und 8c wird nun das Zusammenwirken
des Einstellstückes 30 gemäß den Fig. 2 und 3 mit dem
Raststück 40 gemäß den Fig. 4, 5 und 6 erläutert. In
den Fig. 8a, 8b und 8c sind zur Vereinfachung nur die
Einschnitte und Vorsprünge dargestellt, und zwar in
einer Abwicklung, d. h. in aufgeschnittener und gestreckter
Form. Unterhalb der Fig. 8a bis 8c sind die Winkelgrade
des Umfanges von 0° bis 360° angegeben. Durch die An
bringung entsprechender Winkelbezeichnungen in der
Fig. 4 ist ohne weiteres die Zuordnung der dargestellten
Einzelheiten erkennbar.
In der Fig. 8a greifen die beiden Paare von Vorsprüngen
31 und 32 des Einstellstückes 30 in die Einschnitte 42
und 43 des Raststückes 40 ein. Dadurch erhalten die
beiden Teile der Einstellvorrichtung den in Fig. 8a
eingetragenen Abstand a. In der Fig. 8b ist eine Stellung
der Teile gezeigt, in der die Vorsprünge 31 und 32 in
die Einschnitte 43 und 44 eingreifen, was gegenüber
der Fig. 8a einer relativen Drehung von 45° entspricht.
Da hierbei jeder der Vorsprünge 31 und 32 in einen tieferen
Einschnitt gelangt, ist der Abstand des Einstellstückes 30
gegenüber dem Raststück 40 auf den Wert b verringert.
Werden dagegen die Teile der Einstellvorrichtung gegenüber
der in Fig. 8a gezeigten Stellung um 45° in dem entgegen
gesetzten Sinn verdreht, so gelangen die Vorsprünge
in die Einschnitte 41 und 42, wie dies die Fig. 8c zeigt.
Hierdurch ergibt sich ein gegenüber der Fig. 8a vergrößer
ter Abstand c zwischen dem Einstellstück 30 und dem
Raststück 40.
Die anhand der Fig. 8a, 8b und 8c beschriebenen unter
schiedlichen Stellungen der Einstellvorrichtung können
auf einfache Weise gefunden werden, indem ein Schrauben
dreher in den Schlitz 34 des Einstellstückes 30 (Fig. 3)
eingeführt und ein axialer Druck ausgeübt wird, der
ausreicht, die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 24
zu überwinden. Die Vorsprünge 31 und 32 gelangen dann
außer Eingriff mit den Einschnitten des Raststückes 40.
Durch eine anschließende Drehung des Einstellstückes
mittels des Schraubendrehers und Wegnahme des axialen
Druckes wird dann die neue Stellung gefunden, in der
die Federkraft je nach Richtungssinn und Betrag der
vorgenommenen Drehung gegenüber der Ausgangsstellung
vergrößert oder verkleinert ist. Werden an der Grund
platte 26 (Fig. 1) mit dem Schlitz 34 des Einstell
stückes korrespondierende Markierungen angebracht, so
sind die unterschiedlichen Einstellungen leicht zu finden.
Diese können im Fall des Vakuumschützes 1 nach der Fig. 1
den in der Praxis vorkommenden Bedingungen am Aufstellungs
ort folgendermaßen angepaßt werden:
- 1. Grundstellung für normale Federkraft, wie sie für eine Höhe von 0 bis 1250 m über dem Meeresspiegel (Normalnull) benötigt wird. Dies entspricht der Fig. 8a.
- 2. Stellung für höher gelegene Aufstellungsorte, etwa 1250 m bis 3000 m, wo infolge des niedrigeren Luft druckes eine geringere Federkraft erwünscht ist. Dies entspricht der Fig. 8b.
- 3. Stellung für tiefer gelegene Aufstellungsorte, etwa 0 m bis 1250 m, wo infolge des größeren Luftdruckes eine höhere Federkraft benötigt wird. Dies entspricht der Fig. 8c.
Bei der Betrachtung der Fig. 8a, 8b und 8c ist zu er
kennen, daß der Unterschied der axialen Längenerstreckung
der Vorsprünge 31 und 32 des Einstellstückes 30 dem
Unterschied der Tiefe aufeinanderfolgender Einschnitte
des Raststückes 40 entspricht. Die beiden Teile stützen
sich somit über insgesamt vier Teilflächen gegeneinander
ab, was zu einer verkantungsfreien, d. h. symmetrischen
und zentrischen Kraftübertragung führt.
Das Einstellstück 30 und das Raststück 40 können vorzugs
weise als Metallkörper im Guß- oder Schmiedeverfahren
hergestellt werden. Aufgrund der beschriebenen Gestaltung
der Teile können diese aber auch ohne wesentliche Ver
größerung ihrer Abmessungen gegenüber einer Metallaus
führung aus einem geeigneten Kunststoff im Spritzguß
verfahren hergestellt werden. Dieser Vorteil beruht
darauf, daß sich durch die gegenseitige Abstützung des
Einstellstückes und des Raststückes über zwei Paare
von Vorsprüngen und entsprechende Einschnitte bzw. Aus
nehmungen in Verbindung mit deren Form relativ niedrige
Werte der Flächenpressung erzielen lassen.
Durch die Anordnung der Einstellvorrichtung 25 an der
Grundplatte 26 (Fig. 1) ist dafür gesorgt, daß die vor
der Inbetriebnahme des Vakuumschützes 1 erforderliche
Einstellung der Federkraft der Schraubendruckfeder 24
ohne Zerlegung des Schaltgerätes, Auswechseln von Teilen
oder ähnliche umständliche Vorgänge durchführbar ist.
Dieser Vorteil ist in gleicher Weise bei anderen elek
trotechnischen oder mechanischen Geräten ausnutzbar, bei
denen eine stufenweise Einstellung der Federkraft erwünscht
oder erforderlich ist. Bei geeigneter Ausbildung des
Einstellstückes und des Raststückes sind dabei auch
mehr als drei stabile Raststellungen erzielbar.
Claims (6)
1. Einstellvorrichtung für die Vorspannkraft einer Ausschaltfeder
in einer Antriebsvorrichtung eines Vakuumschaltgerätes, bei der
sich die Feder einerseits an einem schwenkbar gelagerten Hebel
und andererseits an einem ortsfesten Widerlager abstützt,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Widerlager ein Einstellstück (30) mit kreisförmig angeordneten,
sich in der Wirkungsrichtung der Feder (24) erstreckenden Vor
sprüngen (31, 32) und ein gegenüber dem Einstellstück
zentriertes, die Vorsprünge (31, 32) aufnehmendes Raststück
(40) umfaßt (Fig. 1).
2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Einstellstück (30)
zwei Paare symmetrisch zu seiner Drehachse angeordneter Vor
sprünge (31, 32) unterschiedlicher axialer Erstreckung auf
weist und daß das Raststück (40) an seiner Stirnseite eine
Folge unterschiedlich tiefer Ausnehmungen bzw. Einschnitte
(41, 42, 43, 44) für die Vorsprünge (31, 32) des Einstell
stückes (30) besitzt (Fig. 2, 3, 4, 5 und 6).
3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (31, 32)
des Raststückes (30) und die Einschnitte (41, 42, 43, 44) des
Einstellstückes (40) in solcher Verteilung und Bemessung an
geordnet sind, daß in allen relativen Stellungen (Fig. 8a,
8b, 8c) eine symmetrische und zentrische Übertragung der
Federkraft gewährleistet ist.
4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Raststück (40) eine
zentrale Bohrung (48) zum Durchtritt eines Zapfens (33) des
Einstellstückes (30) besitzt und daß ein die Bohrung (48)
umgebender Ansatz (46) in einer Öffnung eines die Federkraft
aufnehmenden Teiles (Grundplatte 26) gelagert ist (Fig. 1, 3, 5).
5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorsprünge des Rast
stückes schwach keilförmig ausgebildet und die Ausnehmungen
bzw. Einschnitte (52, 53, 54) des Einstellstückes (51) ent
sprechend geschrägt sind (Fig. 7).
6. Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zapfen (33) des Ein
stellstückes (30) als Gegenstück eines Werkzeuges zur Einstel
lung der Federkraft ausgebildet ist (Fig. 2 und 3).
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