-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Steuermechanismus für einen
Trennschalter oder einen Schaltschütz, der Pole mit trennbaren
Kontakten aufweist.
-
Solche
Mechanismen weisen im Allgemeinen einen Handsteuerungsteil, der
dazu dient, das Einschalten und Ausschalten und die Rückstellung durchzuführen, sowie
einen Auslöseteil
auf, der einen elektromagnetischen Auslöser, einen schwenkbaren Hakenhebel
und einen mit einer Nase versehenen schwenkbaren Steuerhebel aufweist,
der normalerweise von dem Haken gehalten und von einer Auslösefeder
beaufschlagt wird, wobei der Auslöser als Reaktion auf einen Überstrom
das Schwenken des Hakenhebels und das Aushaken des Steuerhebels gewährleistet,
um das Öffnen
der Kontakte zu bewirken.
-
Bei
einem besonderen Trennschalter, der Schaltschütz genannt wird, muss der Mechanismus außerdem einen
Teil aufweisen, der die Umschaltung der Kontakte ausgehend von einem
Elektromagneten gewährleistet,
je nachdem, ob dessen Spule gespeist wird oder nicht.
-
FR 2 538 160 beschreibt
einen Steuermechanismus für
einen Trennschalter.
-
Die
Erfindung hat zum Ziel, einen Trennschaltermechanismus zu vereinfachen,
indem mehrere Funktionen in bestimmten seiner Bauteile zusammengefasst
werden.
-
Erfindungsgemäß ist ein
schwenkbar auf eine Achse montierter Schwinghebel mit dem Handsteuerungsteil
gekoppelt, während
die Auslösefeder über ein
erstes Auflager ein Öffnungsmoment
auf den Steuerhebel und über
ein zweites Auflager ein Rückstellmoment
auf den Schwinghebel ausübt.
Vorzugsweise ist die Auslösefeder mit
doppelter Wirkung eine Druckfeder, und das zweite Auflager der Feder
wird in der Einschaltstellung in eine bezüglich der Linie, die ihr erstes
Auflager mit der Schwenkachse des Schwinghebels verbindet, leicht
verschobene Stellung gebracht, wobei die Verschiebung beim Auslösen das
Drehen des Schwinghebels in eine Zwischenstellung zwischen seiner
Einschaltstellung und seiner Ausschaltstellung gewährleistet.
-
Der
Handsteuerungsteil weist vorteilhafterweise einen Drehknopf und
eine Schubstange auf, die direkt mit dem Schwinghebel zusammenwirkt
und mit einem mehrpoligen Betätigungshebel
der Kontakte gekoppelt ist, wobei die Stange und der Knopf eine Einschalt-Stellung,
eine Ausschalt-Stellung und eine Auslöse-Zwischenstellung einnehmen
können.
-
Der
Schubstange kann ein Schwenkriegel zugeordnet werden, wobei dieser
Riegel die Stange in der Einschalt-Stellung verriegeln kann, mit
einem Arm ausgestattet ist, der mit einer zur Betätigung von Hilfskontakten
vorgesehenen Leiste gekoppelt ist, und der Leiste drei Stellungen "Ein", "Aus" und "Ausgelöst" verleiht. Der Handsteuerungsteil
ist mit einer einzigen Schubleiste mit drei Stellungen Ein, Aus
und Ausgelöst
gekoppelt, um mindestens eine Signalisationseinrichtung zu betätigen.
-
Nachfolgend
wird ein nicht einschränkend
zu verstehendes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist
ein Schaltbild eines Schaltschützes gemäß der Erfindung.
-
Die 2 bis 5 stellen
den Schaltschütz in
den Zuständen "Ein" bzw. "Aus" bzw. "Ausgelöst" und während der
Rückstellung
dar.
-
Die 6A bis 6D zeigen
die Stellungen des Knopfes in den in den 2 bis 5 dargestellten
Zuständen
des Geräts.
-
7 zeigt
die Stange des Handsteuerungsmechanismus in Perspektive.
-
Die 8 und 9 sind
schematische Ansichten des Schwinghebels und des Hakenhebels.
-
10 ist
eine schematische Ansicht des Steuerhebels.
-
11 zeigt
den Riegel der Handsteuerungsstange in Perspektive.
-
Der
in 1 gezeigte Schaltschütz besitzt mehrere Kontaktpole,
die mit ortsfesten Kontakten 10 und mit beweglichen Kontakten 11 versehen
sind, denen Trennkammern 12 zugeordnet sind. Die ortsfesten
Kontakte 10 sind über
Leistungsleiter 13, 14 mit vorne liegenden (Quellen-)Leistungsklemmen 15 bzw.
mit hinten liegenden (Last-)Leistungsklemmen 16 verbunden,
die im Gehäuse 17 des
Geräts
oder auf auf dieses aufgesetzten Klemmenleisten angeordnet sind.
Die Kontaktpole sind von der Art mit Doppelunterbrechung, und die
beweglichen Kontakte 12 sind daher auf einer Brücke 18 angeordnet,
die in Schließrichtung
von einer Feder 18a und in Öffnungsrichtung von der Einwirkung
eines Antriebsorgans auf einem jedem Pol zugeordneten Druckschalter 19 beaufschlagt
wird.
-
Der
Schaltschütz
weist als Gehäuse 17 einen
einzigen Block oder eine Einheit von zusammengesetzten Blöcken auf,
die eine Rückseite 17a zur Befestigung
an einem Träger
bieten. Er weist einen Elektromagneten 20 und eine elektronische
Schutzvorrichtung 30 auf, deren Zweck es ist, auf die Druckschalter 19 der
verschiedenen Pole einzuwirken, um die Kontakte zu öffnen und
zu schließen.
-
Die
Schutzvorrichtung 30 steuert im Fall einer Überlast
oder eines Überstroms
einen elektromagnetischen Auslöser 41 mit
flüchtiger
Wirkung. Der Magnetkern des elektromagnetischen Auslösers 41 beaufschlagt über einen
Druckschalter 41a einen Hebel eines Schlosses, das zu einem
Steuermechanismus 40 der Kontakte gehört; der Druckschalter 41a hat
ein seitliches Auflager 41b, das die Rückkehr in seiner Ruhestellung
erleichtert, und er wird von einer Feder 41c in seine Auslösestellung
beaufschlagt.
-
Ein
Handsteuerungsknopf 42, der eine Einschaltstellung ("on") und eine Ausschaltstellung
("off') einnehmen kann,
wirkt mit dem Mechanismus 40 zusammen, um das Umschalten
der Kontakte 11 zu steuern. Es ist selbstverständlich möglich, als
Handsteuerungsorgan zwei Knöpfe
zu verwenden, einen Einschaltknopf und einen Ausschaltknopf. Der
Steuermechanismus 40 weist einen bistabilen automatischen
Steuerungsteil 40a, der vom Elektromagneten 20 ausgehend
von einem Einschalt- oder
Ausschaltbefehl gesteuert wird, der an Klemmen weitergegeben wird,
einen Handsteuerungsteil 40b, der direkt vom Knopf 42 gesteuert
wird, und einen Auslöseteil 40c auf,
der direkt vom elektromagnetischen Auslöser 41 gesteuert wird
und reziprok mit dem Handsteuerungsteil 40b zusammenwirkt.
Es ist anzumerken, dass die drei Teile 40a, b, c des Mechanismus 40 auf
einen gemeinsamen Schwenkhebel 43 einwirken. Dieser Hebel
ist ein mehrpoliger Hebel, er ist so montiert, dass er um eine ortsfeste
Achse 01 schwenkt, und er besitzt zwei Arme 43a, 43b.
Der Arm 43a ist mit dem Mechanismus 40b gekoppelt, und
der Arm 43b wird von einem nicht gezeigten Hebel beaufschlagt, der
vom Elektromagnet 20 über
einen nicht gezeigten Hebel und von einen Steuerhebel 66 betätigt wird,
der durch den Auslöser 41 verschiebbar
ist. Der Arm 43b hat ein freies Ende 44, das auf
die Oberseite der verschiedenen Poldruckschalter 19 aufgelegt
werden kann, um die Kontakte in Abhängigkeit vom Einsatz des einen
oder anderen der Teile 40a, 40b, 40c des
Mechanismus zu öffnen.
-
Der
Handsteuerungsteil 40b des Mechanismus 40 weist
ein Umlenksystem 61 auf, das die Drehbewegung des Knopfes 42 (mit
der Achse 03) in eine Translationsbewegung einer Stange 62 in
einer Richtung X2 parallel zur Verschiebung der Druckschalter 19 umwandelt,
die sich in dieser gleichen Richtung X2 erstreckt. Das Umlenksystem 61 weist insbesondere
einen drehenden Finger 61a auf, der auf eine Achse 04 montiert
ist und eine mechanische Kopplung mit der Stange gewährleistet.
-
Die
Stange 62 ist in 9 ausführlicher
dargestellt. Den verschiedenen Stellungen des Knopfes, die in den 6A bis 6D zu
sehen sind, nämlich die
Stellung "ein" (6A),
die Stellung "aus" (6B),
die Stellung "ausgelöst" (6C),
die Stellung "Rückstellen" (6D)
entsprechen ebenso viele Stellungen der Stange 62. An ihrem
oberen, zum Knopf 42 hin befindlichen Ende weist die Stange 62 eine Öffnung 62a,
die den Betätigungsfinger 61a des Umlenksystems 61 aufnimmt,
und einen Sitz 62b auf, der sich in der Richtung X2 erstreckt
und mit geradlinigen Gleitschienen 62i, die in der Richtung
X2 ausgerichtet sind, und mit Kerben 62c versehen ist,
die bezüglich
der Gleitschienen rückversetzt
sind, um mit einem elastischen Schwenkriegel 63 zusammenzuwirken.
-
Die
Stange 62 besitzt Arme 62d, die über eine
an ihrem freien Ende vorgesehene Achse oder Zapfen 62e mit
einer Gleitschiene oder einem Langloch 64a eines Schwinghebels 64 gekoppelt
sind. An ihrem zu den Kontakten hin befindlichen unteren Ende weist
die Stange 62 eine Öffnung 62f auf,
in die sich das Ende des Arms 43a des Hebels 43 einführt, um
eine eineindeutige Verbindung zu gewährleisten. Außerdem besitzt
die Stange Flachstifte 62g, die mit Gleitschienen 62h zusammenwirken,
die gemäß X2 ausgerichtet
sind, um ihre Führung
zu gewährleisten.
-
Der
Schwinghebel 64 kann um eine Achse 05 schwenken
und trägt über eine
Auflagerachse 06 ein Ende 65a einer Schraubendruckfeder 65.
Der Schwinghebel 64 besitzt auch einen Arm 64b,
der sich zu den Kontakten hin befindet, und einen gegenüberliegenden
Arm 64c, der entgegengesetzt zu den Kontakten und zum Auslöser 41 hin
ausgerichtet ist; der Arm 64b endet in einem Auflager 64d,
das dazu bestimmt ist, in Anschlag mit dem Steuerhebel 66 zusammenzuwirken,
und der Arm 64c ist dazu bestimmt, mit dem Auflager 41b des
Auslösers 41 zur Gewährleistung
seiner Rückstellung
zusammenzuwirken.
-
Die
Druckfeder 65 (siehe 8) ist an
ihrem anderen Ende 65b nahe den Kontakten an eine Achse 07 eines
Steuerhebels 66 angelenkt, der selbst um eine Achse 08 schwenken
kann. Die Achsen 01, 02, 04, 05, 07 und 08 sind
ortsfest und parallel zueinander, indem sie zur Ebene der 2 bis 5 und zu
X1 und X2 lotrecht liegen, während
die Achsen 06, 07 der Enden der Feder sich in
Abhängigkeit
von den Stellungen des Schwinghebels 64 und des Steuerhebels 66 verschieben.
Wie man weiter unten sehen wird, übt die Feder 65 auf
den Hebel 66 ein Drehmoment, das dazu neigt, ihn in Richtung
der Öffnung
der Kontakte kippen zu lassen, und auf den Hebel 64 ein Drehmoment
aus, das dazu neigt, ihn in Richtung des Ausschaltens und des Rückstellens
kippen zu lassen.
-
Der
Steuerhebel 66 wird von dem Bereich 40c des Mechanismus
beaufschlagt und wirkt mit seinem Teil 40b zusammen. Der
Hebel 66 legt sich auf den mehrpoligen Hebel 43 nahe
dem freien Ende 44 des Arms 43b des Hebels 43 über das
Ende eines Arms oder eines Winkels 66b, auf dem sich die
Auflagerachse 07 der Feder befindet. Das Ende 44 des Hebels 43 hat
einen unterschiedlichen Öffnungshub, je
nachdem, ob es vom Bereich 40b oder vom Bereich 40c des
Mechanismus betätigt
wird.
-
Der
Hebel 66 trägt
eine Nase 66a, die normalerweise mit einem Flachstift oder
einer Achse 67a eines Hakens 67 in Eingriff steht.
Der Steuerhebel 66 hat eine allgemein polygonale Form,
insbesondere eine Trapezform, an die sich entgegengesetzt zur Achse 08 und
zur Achse 07 ein die Nase 66a tragender Arm 66c und
ein Arm 66d anschließen,
der als Anschlag für
das Auflager 64d des Schwinghebels 64 dient.
-
Der
Haken 67 ist schwenkbar auf eine Achse nahe der Achse 05 und
parallel zu ihr, oder vorzugsweise auf die Achse 05 selbst
montiert, und er empfängt
auf einem Arm 67b den Impuls eines kolbenförmigen Endes
des gleitenden Kerns 41a des elektromagnetischen Auslösers 41,
wobei der Kern ausgerichtet ist, um in der Richtung X1 zu gleiten.
-
Der
elastische Riegel 63 (siehe 11) ist schwenkbar
um eine Achse 09 montiert, die sich in der Nähe eines
Rands der Stange 62 befindet, der zu den Bereichen 40b, 40c des
Mechanismus hin angeordnet ist. Der Riegel 63 durchquert
einen länglichen zentralen
Sitz 62b der Stange.
-
Er
besitzt einen Absatz 63a, der sich gegen die Kerben 62c des
Sitzes 62b der Stange einklinken kann, und weist ein Auflager 63b,
gegen das sich das Ende des Kerns 41a des Auslösers 41 anlegt,
und einen Arm 63c auf, der sich im Wesentlichen in der Richtung
X2 entlang der Stange erstreckt. An seinem zu den Kontakten hin
angeordneten Ende weist der Arm 63c einen Mitnehmer 63d auf,
der mit einer Leiste 70 in Eingriff steht, die in der Richtung
X1 verschoben werden kann. Die Leiste 70 kann mindestens eine
Signalisationseinrichtung 71, zum Beispiel mit mechanischen
Kontakten, betätigen,
die die Speisung der Spule des Elektromagneten 20 unterbrechen,
wenn der Knopf 42 in die Stellung "aus" gebracht
wird, und/oder den Einschalt-, Ausschalt- oder Ausgelöst-Zustand
des Geräts
anzeigen kann. Den drei erwähnten
Stellungen des Knopfs 42 und der Stange 62 entsprechen
drei Stellungen "ein", "aus" und "ausgelöst" der Leiste 70,
die ihr zum Beispiel vom Riegel verliehen werden.
-
Der
Riegel wird von einer Zugfeder 63e beaufschlagt, die außerdem an
einem ortsfesten Punkt 63f befestigt ist und eine Rückholkraft
in Uhrzeigerrichtung ausübt.
Die Elastizität
des Riegels ermöglicht
es, durch eine elastische Eigenwirkung, zu der sich, wie es hier
der Fall ist, die Wirkung einer Zugfeder 63g hinzufügen kann,
eine elastische Wirkung in Höhe
des Absatzes 63a zu erhalten. Der Auslöseteil 40c des Mechanismus 40 weist
so den Hakenhebel 67 und den Steuerhebel 66 auf,
und er dialogisiert mit dem Schwinghebel 64, der Feder 65 und
dem Riegel 63 der Stange 62.
-
Der
beschriebene Trennschalter arbeitet folgendermaßen.
-
Einschalten
(siehe 2): Der Knopf 42 ist in der in 6A gezeigten
Einschaltstellung, und es wird angenommen, dass der Elektromagnet 20 gespeist
wird, so dass er den Hebel 43 entspannt lässt. Über den
in Uhrzeigerrichtung gedrehten Finger 61a wird die Stange 62 in
die untere Stellung gebracht, so dass der mehrpolige Hebel 43 in
Gegenuhrzeigerrichtung gekippt wird, indem er die Kontaktträger 19 freigibt.
Daraus folgt, dass die Kontakte 10, 11 für jeden
Pol geschlossen sind, wobei von der Feder 18a ein Kontaktdruck
ausgeübt
wird. Der Riegel 63 ist über seinen Absatz 63a auf
die Stange eingeklinkt. Der Auslöseteil 40c wird
im in 4 gezeigten Zustand gespannt gehalten: Der Druckschalter 41a ist nach
rechts zurückgekommen,
der Hakenhebel 67 ist in Uhrzeigerrichtung gekippt und
auf der Nase 67a des Steuerhebels 66 befestigt,
der selbst in Gegenuhrzeigerrichtung gekippt ist. Es ist anzumerken, dass
der Schwinghebel 64 von der Achse 62e in Gegenuhrzeigerrichtung
geführt
wird, so dass die Befestigungsachse 06 der Feder 65 sich
im Wesentlichen auf der Linie befindet, die die Schwenkachse 05 des
Hebels 64 mit der Befestigungsachse 07 der Feder
auf dem Steuerhebel 66 verbindet. Die Achse 06 ist
bezüglich
der Linie 05-07 leicht nach links verschoben,
um beim Auslösen
eine Drehung des Schwinghebels 64 in Uhrzeigerrichtung
herbeizuführen.
-
Ausschalten:
-
- – Bei
einer Handsteuerung (siehe 3) wird
der Knopf 42 in die in 6B gezeigte
Ausschaltstellung gebracht. Der Finger 61a ist dann angehoben,
und während
der Absatz 63a des Riegels 63 sich aufgrund der
Elastizität
des Riegels von den Kerben 62c der Stange 62 löst, kann
die Stange so in die obere Endstellung (dem Knopf am nächsten liegende
Stellung) gleiten. Daraus folgt, dass der mehrpolige Hebel 43 in
Uhrzeigerrichtung kippt, und dass sein Ende 44 sich auf
die Druckschalter 19 auflegt, indem es ihnen einen maximalen
Hub verleiht, zum Beispiel in der Größenordnung von 5,5 mm, und
sich so auf die Druckschalter 19 legt, dass die Kontakte
sich mit einem Hub eb öffnen.
Dieser Hub eb kann dem Gerät
Trenneigenschaften verleihen. Man kann feststellen, dass der Auslöseteil 40c in
der gleichen Stellung wie in 4 bleibt.
- – Bei
einer automatischen Steuerung durch den Elektromagneten (siehe 13) schwenkt der Hebel 51 in
Uhrzeigerrichtung, und die Kontakte werden mit einem Hub geöffnet, der
kürzer
ist als eb.
-
Auslösen (siehe 4):
Nach einem Überstromsignal,
das auf den Elektromagneten 41 übertragen wird, verschiebt
sich der Druckschalter 41a nach links und schlägt auf den
Hakenhebel 67, der in Gegenuhrzeigerrichtung kippt, indem
er die Nase 67a freigibt; der Steuerhebel 66 schwenkt
in Uhrzeigerrichtung unter der Wirkung der Druckfeder 65,
deren Ende 65a zuerst ortsfest bleibt; der Steuerhebel 66 legt
sich auf den mehrpoligen Hebel 43, indem er ihm einen Hub
in der Größenordnung
von 4,5 mm verleiht, so dass die Druckschalter 19 zurückgedrückt werden
und die Kontakte sich mit einem Hub ec öffnen. Es ist anzumerken, dass
ec geringer ist als eb.
-
Dann
setzt der Druckschalter 41a des Auslösers 41 seinen Hub
fort, und der Arm 67b des Hakenhebels 67 schlägt auf das
Auflager 63b des Riegels 63. Letzterer kommt in
eine für
die Durchführung
des Auslösens
signifikante Endstellung in Gegenuhrzeigerrichtung, die er über den
Mitnehmer 63d auf die Signalisationsleiste 70 überträgt.
-
Der
Schwinghebel 64 kommt in Gegenuhrzeigerrichtung in eine
Zwischenstellung zwischen seine Einschalt- und seine Ausschaltstellung
zurück; diese
Rückkehr
wird durch das Drehmoment verursacht, das ihm vom oberen Ende 65a der
Feder 65 nach dem ursprünglichen
Versatz von 06 bezüglich der
Linie 05-07 verliehen wird. Die Zwischenstellung des
Hebels 64 wird vom Anschlag seines Arms 64b gegen
den Arm 66b des Steuerhebels 66 definiert, der
sich selbst auf einen ortsfesten Anschlag 66e aufgelegt
hat; die oben erwähnte
Stellung des Hebels 64 definiert selbst eine Zwischenstellung
der Stange 62 durch Führen
der Achse 62e mittels der Gleitschiene 64a und
dadurch eine Zwischenstellung des Knopfes 42. Nach der
Betätigung
der Kontakte 71 wird die Leiste vom Arm 63c des
Riegels 63 nach links gezogen, der selbst von seiner Zugfeder 63e zurückgeholt wird.
-
Rückstellen
(siehe 5): Um eine Rückstellung
des Mechanismus nach einem Auslösen
zu gewährleisten,
dreht man den Knopf 42 bis in eine Stellung, die sich jenseits
der Ausschaltstellung befindet, um die Stange 62 in eine
untere Endstellung zu verschieben, was den Schwinghebel 64 in
Uhrzeigerrichtung drehen lässt,
der über
seinen Arm 64c den Druckschalter des Auslösers in
seine Ruhestellung (rechts in den Figuren) zwingt und über seinen Arm 64b den
Hebel 66 leicht in Gegenuhrzeigerrichtung freigibt. Der
Hakenhebel 67 kommt unter der Wirkung einer nicht dargestellten
Rückstellfeder
in seine Befestigungsstellung zurück, und wenn der Knopf 42 in
die Ausschaltstellung zurückkommt, klinkt
sich die Nase 66a auf den Haken 67a ein und das
Gerät ist
rückgestellt.