DE8319124U1

DE8319124U1 - Vakuumschaltgerät mit einer Einstellvorrichtung für die Vorspannkraft einer Feder

Info

Publication number: DE8319124U1
Application number: DE19838319124
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3323861A1; JPS6034538A; DE3323861C2

Description

G 83 19 124.0 VPA 83 P 4052 DE

Siemens Aktiengesellschaft
Berlin und München

/vakuumschaltgerat mit einer Einstellvorrichtung für die (Vorspannkraft einer Feder

Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für die Vorspannkraft einer Ausschaltfeder in der Antriebsvorrichtung eines Vakuumschaltgerätes, bei der sich die Feder einerseits an einem schwenkbar gelagerten Hebel und andererseits an einem ortsfesten Widerlager abstützt. Eine solche Einstellvorrichtung ist durch die GB-PS 1 124 491 bekannt geworden. Beispielsweise können auf diese Weise fertigungsbedingte Toleranzen der Ausschaltfeder selbst oder der Antriebsvorrichtung ausgeglichen werden. Ferner kann es erwünscht sein, die Kraft der Ausschaltfeder entsprechend dem Luftdruck am Aufstellungsort des Vakuumschaltgerätes 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 aufnehmendes Raststück umfaßt. Eine solche Einstellvorrichtung ist mit vorteilhaft kleiner Baugröße herstellbar und kann mehrere, genau wiederholbare Stellungen für die Vorspannung der Feder j erhalten. Gegenüber der Einstellvorrichtung nach der \

GB-PS 1 124 491 wird damit erreicht, daß der Benutzer die ]

Federkraft rascher und sicherer an die Erfordernisse anpassen j kann. Auch ist jede Gefahr vermieden, daß sich die einmal ge- i wählte Einstellung aufgrund betrieblicher Einflüsse unbeab- \

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sichtigt ändert.

Führt mar 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 Voraprünge des Einstellstückes, so ist hierdurch die Voraussetzung für eine zuverlässige Kraftübertragung 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 zentrale Bohrung zum Durchtritt eines Zapfens des Einstellstückes besitzt und daß ein die Bohrung umgebender Ansatz in einer Öffnung eines die Federkraft aufnehmendes 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 Innensechskant versehen sein. Auch ein äußeres Sechskantprofil eignet sich als Gegenstück eines Einstellwerkzeuges.

Es ist bereits bekannt, kleine elektrische Geräte, wie Drucktaster, 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 Gerätekörpers abstützt. Durch eine Mutter wird die Anordnung zusammengespannt, so daß weder eine betriebsmäßige Verstellung vorgesehen noch möglich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt ein Vakuumschütz als Beispiel für die Anwendung einer Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung. 15

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Einstellstück in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Ansichten.

Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen ein zum Zusammenwirken mit dem Einstellstück gemäß den Figuren 2 und 3 vorgesehenes Raststück in drei verschiedenen Ansichten. Hierbei ist die Figur eine Draufsicht auf die mit Einschnitten versehene Seite, während die Figuren 5 und 6 jeweils rechtwinklig zu der Figur stehende Seitenansichten darstellen.
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Die Figur 7 ist eine der Figur 5 entsprechende Seitenansicht des Raststückes, wobei die Einschnitte abweichend ausgeführt sind.

Die Figuren 8a, 8b und 8c sind schematische Darstellungen, die das Zusammenwirken des Einstellstuckes und des Raststückes in drei verschiedenen Stellungen zeigen. Hierbei ist der Umfang der Teile abgewickelt, d.h. gestreckt dargestellt.

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D&s Vakuumschütz 1 gemäß der Figur 1, das ein- oder etwa der DE-AS 22 11 413 entsprechend mehrpolig ausgebildet seirv kann, ist im Schnitt dargestellt. In einem Antriebsgehäuse 2, das zur Befestigung des Vakuumschützes 1 an einer geeigneten Montagefläche mit Abwinklungen 3 versehen ist, befindet sieh eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung 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 1 813 453 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 Elektromagneten 5 zusammenwirkt. In der Figur ist der Elektromagnet 5 im unerregten Zustand dargestellt, in dem sich der Anker 12 und die Polflächen 13 mit einem Abstand gegenüberstehen. Diese Stellung entspricht der Ausschaltstellung einer Vakuumschaltröhre 14, die in einem mit dem Gehäuse 2 verbundenen Isolierstoffträger 15 angeordnet ist. Diese Vakuumschaltröhre kann einer beliebigen geeigneten Bauform entsprechen, so daß im vorliegenden Zusammenhang auf Einzelheiten nicht näher eingegangen wird. Es sei nur erwähnt₀ daß die Vakuumschaltröhre 14 mit einem unteren feststehenden Anschlußbolzen 16 in einer mit dem Isolierstoffträger 15 fest verbundenen Anschlußvorrichtung 17 eingespannt ist. Der obere Anschlußbolzen 20 der Vakuumschaltröhre 14 ist in der Längsrichtung verschiebbar angeordnet und dient sowohl zur Betätigung der Vakuumschaltröhre als auch zur Stromführung. Eine obere Anschlußvorrichtung 21 stellt eine leitende Verbindung 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

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mit dem oberen Anschlußbolzen 20 verbundene Ö'senschraube 23 erstreckt.

In der Figur 1 ist das Vakuumschütz 1 im Ausschaltzustand gezeigt. Bei unerregtem Elektromagnet 5 gelangt das Vakuumschütz in diese Schaltstellung unter dem Einfluß einer als Ausschältfeder 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 Einstellvorrichtung 25 ermöglicht es, die in dem dargestellten Ausschaltzustand des Vakuumschützes 1 wirksame Kraft der Schraubendruckfeder 24 s.n den unterschiedlich großen Luftdruck anzupassen. Der Aufbau der Einstellvorrichtung 25 wird nun anhand der Figuren 2 bis 6 erläutert.

Die Einstellvorrichtung 25 besteht im wesentlichen aus einem Einstellstück 30 (Figuren 2 und 3) sowie einem Raststück 40 (Figuren 4, 5 und 6), die miteinander in Eingriff stehen und gegeneinander um bestimmte Winkelstellungen verdreht werden können. Das Einstellstück 30 gemäß der Figur 2 stellt sich in der Draufsicht als ein etwa zylindrischer 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 Vorsprünge 31 eine größere axiale Länge als die diesen gegenüber um 45" versetzt angeordneten Vorsprünge 32, wie insbesondere der Figur 3 zu entnehmen ist» Nach derselben Seite wie die Vorsprünge 31 und 32 erstreckt 5>ich ein zentraler Zapfen 33, der mit einem Schlitz 34 zum Einstecken eines geeigneten Werkzeuges, beispielsweise eines Schraubendrehers, versehen ist. Auf der den Vorsprüngen Und dem zentralen Zapfen

abgeandten Seite des Einstellstückes 30 befindet sich ein zylindrischer Ansatz 35, über den die Schraubendruckfeder 24 greift, wie der Figur 1 zu entnehmen ist. Die den zylindrischen Ansatz 35 umgebende Ringfläche 36 ist somit die Auflagefläche der letzten Windung der Schraubendruckfeder 24.

Oas Raststück 40 gemäß den Figuren 4, 5 und 6 weist gleichfalls 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 Figur 3 die Winkel 0" bzw. 360*, 90*, 180* und 270" eingetragen. Dieselben Bezeichnungen der Winkel finden sich in den Figuren 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 geringsten 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 gemgemäß bei 90 und 270* des Umfanges befinden. Zwischen den genannten Einschnitten befinden sich Nasen, die ungeachtet ihrer unterschiedlichen Tiefenlage einheitlich mit 45 bezeichnet sind.

Aus den Figuren 5 und 6 ist in Verbindung mit der Figur 4 die zylinderscheibenförmige Grundform des Raststückes 40 ersichtlich. An seiner den Einschnitten 41 bis 44 und den Nasen 45 angewandten Seite besitzt das Raststück 40 einen zylindrischen Ansatz 35, der zum Eingreifen in eine passende Öffnung der Grundplatte 26 (Figur 1) bestimmt ist. Durch eine Ausnehmung 47 (Figur 5) des zylindrischen Ansatzes 46 und einen dieser Ausnehmungen angepaßten Steg der erwähnten Öffnung der Grundplatte 26 ist für eine Sicherung gegen Verdrehung des Rast-Stückes 40 gesorgt. In dieser Stellung ist das Raststück 40 an der Grundplatte 26 durch eine Sehraube 49 befestigt (Figur 1),

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die in eine Gewindebohrung 50 (Figur 4) eingedreht ist. Im markierten Zustand erstreckt sich der Zapfen 33 des Einstellstückes durch ein zentrische Bohrung 48 des Raststückes 40.

Die Figur 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines Raststückes 51 in einer der Figur 5 entsprechenden Darstellung. Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt das Raststück 51 Einschnitte 52, 53 und 54, deren Flanken geneigt zur Achse o>.s 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 miteinander in Eingriff gelangen können und

.15 sich dann unter dem Einfluß der Federkraft selbsttätig aufeinander ausrichten.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß sowohl die Vorsprünge 31 und 32, als auch die Einschnitte 41 bis 44 (Figuren 2 und 3 bzw. Figuren 3, 5 und 6) mit parallelen Flanken ausgebildet sind, um die zur Verfugung stehende Gesamtfläche gut auszunutzen und dadurch eine relativ niedrige Flächenpressung zu erreichen. Sofern jedoch dieser Gesichtspunkt 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 Figuren 8a, 8b und 8c wird nun das Zusammenwirken des Einstellstückes 30 gemäß den Figuren 2 und 3 mit dem Raststück 40 gemäß den Figuren 4, 5 und 6 erläutert. In den Figuren 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 Figuren 8a und 8c sind die Winkelgrade des Umfanges von 0° bis 360° angegeben. Durch die Anbrinung entsprechender Winkelbezeichnungen in der Figur 4 ist ohne weiteres die Zuordnung

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der dargestellten Einzelheiten erkennbar.

In der Figur 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 Figur 8a eingetragenen Abstand a. In der Figur 8b ist eine Stellung der Teile gezeigt, in der die Vorsprünge 31 und 32 in die Einschnitte 43 und 44 eingreifen, was gegenüber der Figur 8a einer relativen Drehung von 45° entspricht. Da hierbei jeder der Vorsprünge 31 und 32 in einen tieferen Einschnitt gleangt, ist der Abstand des Einstellstückes 30 gegenüber dem Raststück 40 auf den Wert b verringert. Werden dagegen die Teile der Einstellvorrichtung gegenüber der in Figur 8 gezeigten Stellung um 45* in dem entgegengesetzten Sinn verdreht, so gelangen die Vorsprünge in die Einschnitte 41 und 42, wie dies die Figur 8c zeigt. Hierdurch ergibt sich ein gegenüber der Figur 8a vergrößerter Abstand c zwischen dem Einstellstück 30 und dem Raststück 40.

Die anhand der Figuren 8a, 8b und 8c beschriebenen unterschiedlichen Stellungen der Einstellvorrichtung können auf einfache Weise gefunden werden, indem ein Schraubendreher in den Schlitz 34 des Einstellstückes 30 (Figur 3) eingeführt und ein axialer Drucw ausgeübt wird, der ausreicht, die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 24 zu überwinden. Die Vorsprünge 31 und 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 Grundplatte 26 (Fiyui 1) mit dem Schlitz 34 des Einstellstückes korrespondierende Markierungen angebracht, so sind die unterschiedlichen Einstellungen leicht zu finden.

Diese können im Fall des Vakuumschützes 1 nach der Figur 1 den in der Praxis vorkommenden Bedingungen am Aufstellungsort

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folgendermaßen angepaßt werden:

1* Grundstellung für normale Federkraft, wie sie für eine Höhe von O bis 1250 m über dem Meeresspiegel (Normalnull) benötigt wird. Dies entspricht der Figur 8a.

2. Stellung für höher gelegene Austeilungsorte, etwa 1250 m bis 3000 m, wo infolge des niedrigeren Luftdruckes eine geringere Federkraft erwünscht ist. Dies entspricht der Figur 8b.
3. Stellunge für tiefer gelegene Aufstellungsorte, etwa 0 m bis 1250 m, wo infolge des größeren Luftdruckes eine höhere Federkraft benötigt wird. Dies entspricht der Figur 8c.

Bei der Betrachtung der Figur 8a, 8b und 8c ist zu erkennen, daß der Unterschied der axialen Längenerstreckung der Vorsprünge 31 und 32 des Einstellstückes. 30 dem Unterschied der Tiefe aufeinanderfolgender Einschnitt des Rasistückes 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 vorzugsweise als Metallkörper im Guß- oder Schmiedeverfahren hergestellt werden. Aufgrund der beschriebenen Gestaltung der Teile können diese aber auch ohne wesentliche Vergrößerung ihrer Abmessungen gegenüber einer Metallausführung aus einem geeigneten Kunststoff im Spitzgußverfahren 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. Ausnehmungen in Verbindung mit deren Form relativ niedrige Werte der Flächenpressung erzielen lassen.

Durch die Anordnung der Einstellvorrichtung 25 an der Grundplatte 26 (Figur 1) ist dafür gesorgt, daß die vor der Inbetriebnahme des Vakuumschützes 1 erforderliche Einstellung der

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1 Federkraft der Schraubendruckfeder 24 ohne Zerlegung des Schalt-* gerätes, Auswechseln von Teilen oder ähnliche umständliche Vorgänge durchführbar ist.Dieser Vorteil ist in gleicher Weise bei anderen Schaltgeräten ausnutzbar, bei denen eine stufen-5 weise Einstellung der Federkraft erwünscht oder erforderlich ist. Bei geeigneter Ausbildung des Einstellstückes und des Raststückes sind dabei auch mehr als drei stabile Raststellungen erzielbar.

10 6 Schutzansprüche 8 Figuren

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1.Vakuumschaltgerät mit einer Einstellvorrichtung für die Vorspannkraft der Ausschaltfeder in der Antriebsvorrichtung wenigstens einer Vakuumschaltröhre 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 Vorsprüngen (31, 32) und ein gegenüber dem Einstellstück zentriertes, die Vorsprünge (31, 32) aufnehmendes Raststück (40) umfaßt. (Figur 1)

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Einstellstück (30) zwei Paare symmetrisch zu seiner Drehachse angeordneter Vorsprünge (31, 32) unterschiedlicher axialer Erstreckung aufweist 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 Einstellstückes (30) besitzt. (Figuren 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 angeordnet sind, daß in allen relativen Stellungen (Figur 8a, 8b, 8c) eine symmetrische und zentrische Übertragung der

30' 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)

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umgebender Ansatz (46) in einer Öffnung eines die Federkraft aufnehmendes Teiles (Grundplatte 26) gelagert ist. (Fig. 1, 3, 5)

5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorsprünge des Raststückes schwach keilförmig ausgebildet und die Ausnehmungen bzw. Einschnitte (52, 53, 54) des Einstellstückes (51) entsprechend geschrägt sind. (Figur 7)

6. Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Zapfen (33) des Einstellstückes (30) als Gegenstück eines Werkzeuges zur Einstellung der Federkraft ausgebildet ist. (Figur 2 und 3)