DE1080672B

DE1080672B - Quick short-circuiting device

Info

Publication number: DE1080672B
Application number: DEL31187A
Authority: DE
Inventors: Eugen Maertens
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-09-03
Filing date: 1958-09-03
Publication date: 1960-04-28

Description

DEUTSCHESGERMAN

In der Elektrotechnik wird oftmals die Forderung gestellt, bedarfsweise eine große Anzahl von Kontakten in äußerst kurzer Zeit kurzschließen zu können. Dabei handelt es sich im allgemeinen nicht um periodisch wiederkehrende Schaltvorgänge, sondern diese Schaltvorgänge werden nur eingeleitet, um eine andere elektrische Anlage bzw. Maschine im Falle einer Betriebsstörung zu überbrücken und damit vor größeren Schaden zu bewahren. Die Kontaktbrücken bisher in diesen Fällen angewandter Schnellkurzschließer werden durch Federkraft beschleunigt und sind deshalb mit einer gewissen Trägheit behaftet, deren Ursache in der Masse der zu beschleunigenden, in Anbetracht des großen Kurzschlußstromes schweren Kontaktbrücke liegt. Eine Schaltzeit von ungefähr 3 -10~³ see kann deshalb mit den bekannten Schnellkurzschließern nicht unterschritten werden. Diese Schaltzeit ist jedoch zu lang, wenn es sich darum handelt, besonders hochwertige Maschinen vor Beschädigungen zu bewahren.In electrical engineering, the requirement is often made to be able to short-circuit a large number of contacts in an extremely short time. These are generally not periodically recurring switching processes, but these switching processes are only initiated in order to bypass another electrical system or machine in the event of a malfunction and thus to protect it from major damage. The contact bridges previously used in these cases are accelerated by spring force and are therefore subject to a certain inertia, the cause of which lies in the mass of the contact bridge to be accelerated, which is heavy in view of the large short-circuit current. A switching time of approximately 3 -10 ~ ³ seconds can therefore not be undercut with the known quick short-circuiters. However, this switching time is too long when it comes to protecting particularly high-quality machines from damage.

Es ist darüber hinaus bereits bekanntgeworden, die Rotationsenergie von Schwungscheiben zur Betätigung von Schalterkontakten auszunutzen. Die Übertragung der Rotationsenergie auf die beweglichen Kontakte erfolgt dabei über eine besondere Zug- bzw. Druckstange, die bedarfsweise mit der rotierenden Schwungscheibe gekuppelt wird. Mit Hilfe eines derartigen Schnellschalters kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Kontakten betätigt werden, wenn man deren Abmessungen noch in wirtschaftlichen Grenzen halten will, weil auch bei diesem Schalter große, zunächst noch ruhende Massen plötzlich beschleunigt werden müssen.It is also already known to use the rotational energy of flywheels for actuation of switch contacts. The transfer of rotational energy to the moving contacts takes place via a special pull or push rod, which, if necessary, is connected to the rotating flywheel is coupled. With the help of such a quick switch, however, only a limited number are operated by contacts if their dimensions are still kept within economic limits wants, because with this switch, too, large masses that are initially still at rest are suddenly accelerated have to.

Das gleiche gilt für einen anderen bekanntgewordenen Schalter, der elektromagnetisch betätigt wird und dessen Magnetkreise so dimensioniert worden sind, daß Schaltzeiten von weniger als 3 · 10-* see erzielt werden. Auch hier würde man bei größeren, zunächst ruhenden und dann zu beschleunigenden Massen¹ zu außerordentlich großen Elektromagneten gelangen, so daß auch diese Bauweise unwirtschaftlich ist.The same applies to another known switch which is operated electromagnetically and whose magnetic circuits have been dimensioned so that switching times of less than 3 · 10- * seconds are achieved. ^{Here too, with larger masses 1} that are initially stationary and then to be accelerated, one would end up with extraordinarily large electromagnets, so that this type of construction is also uneconomical.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schnellkurzschließer, dessen Schaltbewegung mit Hilfe der Rotationsenergie einer sich vor dem Schaltvorgang ständig drehenden Scheibe erfolgt. Erfindungsgemäß dient die rotierende Scheibe selbst als zu beschleunigendes Schaltelement und wird durch -eine bedarfsweise an einer Stelle des Scheibenumfahges entgegengesetzt zu ihrer Drehrichtung zur Einwirkung gebrachte Kraft, hervorgerufen durch ein festes Widerlager, unter gleichzeitiger Trennung von ihrer Antriebswelle zwischen die zu überbrückenden Kontakte geschleudert.The subject of the invention is a quick short-circuiter, the switching movement of which with the help of the rotational energy a disc that rotates continuously before the switching process. According to the invention, the rotating disk itself as a switching element to be accelerated and is activated by a -a if necessary Force applied to a point on the disc circumference opposite to its direction of rotation, caused by a fixed abutment, with simultaneous separation from its drive shaft thrown between the contacts to be bridged.

Ein derartiger Schnellkurzschließer wird beispielsweise so aufgebaut, daß sämtliche im Störungsfalle kürzzuschließenden Kontakte in zwei parallelen EbenenSuch a quick short-circuiter is for example constructed in such a way that all contacts to be shortened in the event of a fault are in two parallel planes

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1LICENTIA Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Eugen Märtens, Berlin-Schöneberg,
ist als Erfinder genannt wordenEugen Märtens, Berlin-Schöneberg,
has been named as the inventor

kreisförmig einander paarweise gegenüberstehend angeordnet sind, zwischen denen eine auf ihrem Umfang are arranged circularly opposite one another in pairs, between which one on its circumference

gezahnte Scheibe aus elektrisch leitendem Werkstoff rotiert, die durch eine leicht abzuscherende Verbindung an der Antriebswelle des Antriebsmotors befestigt ist und vermöge der ihr innewohnenden großen Rotationsenergie unter Zerstörung der Verbindung zur Antriebs- welle zwischen die Kontakte geschleudert wird, wenn mit Hilfe eines Sperrhebels, der in Eingriff mit der Verzahnung der Scheibe gebracht wird, die weitere Drehung der Scheibe verhindert wird.Toothed disc made of electrically conductive material rotates through an easily sheared connection is attached to the drive shaft of the drive motor and by virtue of the large rotational energy inherent in it, destroying the connection to the drive shaft is thrown between the contacts when with the help of a locking lever that engages with the Toothing of the disc is brought, which prevents further rotation of the disc.

Mit der Erfindung wird ein neuer Weg beschatten, indem die Rotationsenergie einer Schwungscheibe zum Abtrennen dieser Scheibe von der dieselbe ursprünglich tragenden Welle und zur Erzeugung der translatorischen Bewegung der Scheibe zur Überbrückung zahlreicher auf. konzentrischen Kreisenangeordneter Kontakte ausgenutzt wird. Zum Kurzschließen sind keine ruhenden Massen zu beschleunigen, wenn man von der sehr geringen Masse des Sperrhebels absieht, der auf einem außerordentlichkurzen Weg durch einen relativ kleinen Elektro- magneten zu beschleunigen ist. Das den Kurzschluß herbeiführende Schaltorgan, die rotierende Scheibe, braucht jedoch nicht durch Energiezufuhr beschleunigt zu werden, sondern es wird .im Augenblick des Einrastens des Sperrhebels lediglich die Rotationsenergie der Scheibe zum größten Teil in translatorische, kinetische Energie umgesetzt.With the invention a new way of shading is made by using the rotational energy of a flywheel to separate this disc from the shaft originally carrying the same and to generate the translational movement of the disc to bridge more numerous. arranged in concentric circles Contacts is exploited. No static masses need to be accelerated for short-circuiting, given the very small mass of the The locking lever, which on an extraordinarily short path through a relatively small electric magnet is to accelerate. The switching element causing the short circuit, the rotating disk, However, it does not need to be accelerated by supplying energy, but it is. at the moment of engaging of the locking lever only converts the rotational energy of the disk for the most part into translatory, kinetic Energy implemented.

Die innerhalb des erfindungsgemäß aufgebauten Schnellkurzschließers auftretenden Kräfte lassen sich im übrigen dadurch klein halten, daß die Scheibe aus-The forces occurring within the quick short circuiter constructed according to the invention can be keep it small by the fact that the disc is

Leichtmetall hergestellt wird. Die kinetische Energie einer derartigen, aus Leichtmetall bestehenden Scheibe läßt sich durch geeignete Formgebung, Bemessung der Drehzahl und Gestaltung der Befestigung auf der rotierenden Welle ohne weiteres so bemessen, daß-Light metal is produced. The kinetic energy of such a disc made of light metal can be achieved by appropriate shaping, dimensioning of the speed and design of the attachment on the rotating shaft easily dimensioned so that-

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zwar das erwünschte schlagartige Abscheren der Befestigungselemente erfolgt, jedoch eine Zerstörung oder Beschädigung des die Scheibe anhaltenden Sperrhebels vermieden wird. Die Trennung der Scheibe von ihrer Antriebswelle ist nicht als Nachteil anzusehen; denn einmal ist es im Rahmen der bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Schnellkurzschließers nicht erforderlich, daß derselbe unmittelbar nach einem, durchgeführten Kurzschließen sofort wieder betriebsbereit sein muß, weil in dem hauptsächlichen Anwendungsbereich eines erfindungsgemäßen Schnellkurzschließers, der bedarfsweisen Überbrückung einer großen Anzahl parallel geschalteter Gleichrichterelemente, die das Kurzschließen bedingenden Störungen erfahrungsgemäß nur sehr selten auftreten, und zum anderen läßt sich die Verbindung zwischen der Scheibe und ihrer Antriebswelle ohne weiteres so ausbilden, daß das Auswechseln bzw. das Neueinsetzen einer Scheibe in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Ein geeignetes Mittel hierzu ist eine Verbindung, bei der ein Zapfen mit flanschförmigem Ansatz, an dem die Scheibe durch Hohlniete befestigt ist, verdrehungssicher an der Antriebswelle befestigt wird.although the desired sudden shearing off of the fasteners occurs, however, destruction or damage to the locking lever holding the disk is avoided. The separation of the disc from its drive shaft is not to be regarded as a disadvantage; because once it is in the context of the preferred application of the quick short circuiter according to the invention it is not necessary that the same immediately after a short-circuit has been carried out must be ready for operation because in the main area of application of a quick short circuiter according to the invention, bridging a large number of rectifier elements connected in parallel as required, experience has shown that the faults causing the short-circuit only occur very rarely, and for For others, the connection between the disc and its drive shaft can be easily formed in such a way that that the replacement or the reinsertion of a disc can be carried out in a very short time. A suitable means for this is a connection in which a pin with a flange-shaped extension on which the disc is fastened by hollow rivets, is fastened to the drive shaft in a torsion-proof manner.

An Hand der Fig. 1 und 2 sei ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schnellkurzschließers erläutert.With reference to FIGS. 1 and 2, an embodiment of a quick short-circuiter according to the invention is shown explained.

Fig. 1 stellt einen Schnitt durch den Schnellkurzschließer längs der Antriebswelle der Scheibe undFig. 1 shows a section through the quick short-circuiter along the drive shaft of the disc and

Fig. 2 einen Schnitt durch den Schnellkurzschließer längs der in Fig. 1 durch eine strichpunktierte, stark gezeichnete Linie angedeuteten Ebene dar.Fig. 2 shows a section through the quick short-circuiter along the line in Fig. 1 by a dash-dotted, strong drawn line represents the indicated level.

Nach Fig. 1 ist auf einer Antriebswelle 1, die beispielsweise zu einem hier nicht dargestellten Elektromotor gehören kann, mittels der Hohlniete 2 eine Scheibe 3 befestigt, deren Umfangszone durch einen Wulst 4 verstärkt ist. Auf dem Umfang selbst befindet sich eine Verzahnung 5 (Fig. 2). Auf beiden Seiten der Scheibe 3 sind, in bestimmtem Abstand von derselben, einander paarweise gegenüberstehende Kontakte 6 angeordnet, die (Fig. 2) insgesamt über zwei parallele Kreise verteilt sind. Die elektrisch voneinander isolierten Kontakte 6 bestehen aus schmalen Blechstreifen, die in an sich bekannter Weise an Stromzuführungsleisten 7 befestigt sind und deren Form dem Profil der Scheibe 3 weitgehend angeglichen wurde, um den allseitigen Abstand zwischen ihnen und dem Wulst 4 der Scheibe 3 möglichst klein halten zu können. Damit wird erreicht, daß bereits bei einer kleinen Lageänderung der Scheibe 3 in irgendeiner radialen Richtung sofort eine Berührung zwischen dem Wulst 4 dieser Scheibe 3 und sämtlichen Kontakten 6 eintritt. Da die Scheibe 3 aus leitendem Werkstoff besteht, werden in einem solchen Falle sämtliche Kontakte 6 miteinander leitend verbunden, also die mit diesen Kontakten 6 wiederum leitend verbundenen elektrischen Geräte oder Maschinen kurzgeschlossen. Um eine Sicherung dafür vorzusehen, daß die Scheibe 3 nach Trennung von der Antriebswelle 1 auf keinen Fall andere, in der Nähe befindliche Teile beschädigt, ist schließlich ein Kranz 8 aus festem Werkstoff vorgesehen, der gleichzeitig als Wand eines nicht dargestellten Schaltergehäuses dienen kann.According to Fig. 1 is on a drive shaft 1, which, for example, to an electric motor, not shown here may include, fastened by means of the hollow rivet 2, a disk 3, the peripheral zone by a Bead 4 is reinforced. On the circumference itself there is a toothing 5 (Fig. 2). On both sides of the disc 3 are, at a certain distance from the same, pairs of opposing contacts 6 arranged, which (Fig. 2) are distributed over two parallel circles. The electrically from each other insulated contacts 6 consist of narrow sheet metal strips that are attached in a manner known per se Power supply strips 7 are attached and their shape is largely matched to the profile of the disk 3 was to keep the distance on all sides between them and the bead 4 of the disc 3 as small as possible can. This ensures that even with a small change in position of the disk 3 in any radial direction immediately a contact between the bead 4 of this disc 3 and all contacts 6 entry. Since the disk 3 is made of conductive material, in such a case all Contacts 6 are conductively connected to one another, that is to say those which are in turn conductively connected to these contacts 6 electrical devices or machines short-circuited. In order to provide a safeguard that the After disconnecting the disc 3 from the drive shaft 1, do not damage other parts in the vicinity under any circumstances. Finally, a ring 8 made of solid material is provided, which is not at the same time as a wall shown switch housing can serve.

Nach Fig. 2 gehört zu dem erfindungsgemäßen Schnellkurzschließer außerdem noch ein Elektromagnet 9, dessen Klappanker 10 um einen hebelförmigen Ansatz 11 verlängert ist. Der Ansatz 11 ist so bemessen und geformt, daß sich seine zahnförmige Vorderkante 12 bei erregtem Magneten 9 so dicht wie möglich vor der Verzahnung 5 der im Normalbetrieb in Pfeilrichtung rotierenden Scheibe 3 befindet.According to FIG. 2, the quick short-circuiter according to the invention also includes an electromagnet 9, the hinged armature 10 of which is extended by a lever-shaped projection 11. The extension 11 is so dimensioned and shaped that its tooth-shaped front edge 12 is located as close as possible in front of the toothing 5 of the disk 3 rotating in the direction of the arrow in normal operation when the magnet 9 is excited.

Wenn jetzt, beispielsweise weil die mit den Kontakten 6 verbundenen elektrischen Elemente durch plötzlich auftretende zu große Ströme gefährdet sind, über irgendeinen Steuerkreis der verhältnismäßig nur sehr kleine Erregerstrom des Elektromagneten 9 unterbrochen wird, dann schwenkt die Feder 13, die sich am Gehäuse des Elektromagneten 9 abstützt, den Klappanker 10 samt dem Ansatz 11 so weit, daß er mit seiner Vorderkante 12 in die Verzahnung 5 eingreift. Dadurch wird die Drehung der Scheibe 3 um die Achse der Antriebswelle 1 mit einem Schlag beendet, und die Rotationsenergie der Scheibe 3 erzeugt eine momentane Drehung dieser Scheibe 3 um eine Achse, die gegeben ist durch die Vorderkante 12 des Ansatzes 11. Dies hat ein Abscheren der Hohlniete 2 unter gleichzeitiger Verlagerung der Scheibe 3, die mit großer Wucht in radialer Richtung zwischen die Kontakte 6 geschleudert wird, zur Folge. Da, wie bereits an Hand der Fig. 1 erläutert, die Kontakte 6 und der Wulst 4 der Scheibe 3 so geformt sind, daß schon die kleinste Bewegung der Scheibe 3 in radialer Richtung zu einer satten Berührung sämtlicher Kontakte 6 mit der aus leitendem Werkstoff bestehenden Scheibe 3 führt, ist in Anbetracht der großen kinetischen Energie, die zur Beschleunigung der Scheibe 3 leicht in derselben gespeichert werden kann, der hier geschilderte Vorgang des Kurzschließens in außerordentlich kurzer Zeit beendet. Die mit dem erfindungsgemäßen Schnellkurzschließer erreichbare Schaltzeit liegt erheblich unter den bisher üblichen Schaltzeiten.If now, for example because the electrical elements connected to the contacts 6 through suddenly occurring currents that are too large are at risk, via some control circuit that is relatively only very small excitation current of the electromagnet 9 is interrupted, then the spring 13 pivots, the is supported on the housing of the electromagnet 9, the hinged armature 10 together with the extension 11 so far that it engages with its front edge 12 in the toothing 5. This turns the disk 3 around the axis of the drive shaft 1 terminated with one blow, and the rotational energy of the disk 3 generates a momentary rotation of this disk 3 about an axis which is given by the front edge 12 of the approach 11. This has a shearing off of the hollow rivet 2 with simultaneous displacement of the disc 3, which is thrown with great force in the radial direction between the contacts 6, the result. There how already explained with reference to FIG. 1, the contacts 6 and the bead 4 of the disc 3 are shaped so that even the slightest movement of the disk 3 in the radial direction leads to a full touch of all contacts 6 leads to the disk 3 made of conductive material, is in view of the large kinetic Energy that can be easily stored in the same to accelerate the disc 3 here The described process of short-circuiting ended in an extremely short time. The with the invention The switching time that can be achieved by quick short-circuiters is considerably below the switching times that have been customary up to now.

Nach erfolgtem Kurzschließen kann der erfindungsgemäße Schnellkurzschließer leicht wieder dadurch betriebsbereit gemacht werden, daß die vorher verwendete Scheibe 3 oder eine neue mit Hilfe von Hohlnieten 2 an der Antriebswelle 1 befestigt wird.After the short-circuiting has taken place, the quick short-circuiter according to the invention can easily do this again be made ready for use that the previously used washer 3 or a new one with the help of hollow rivets 2 is attached to the drive shaft 1.

Besonders vorteilhaft kann ein erfindungsgemäß ausgebildeter Schnellkurzschließer durch die Möglichkeit, beliebig viele Kontakte 6 anzuordnen, zum Schutz von sogenannten Halbleiter-Gleichrichtern, wie Germanium- und Siliziumgleichrichtern, eingesetzt werden.A quick short-circuiter designed according to the invention can be particularly advantageous due to the possibility of to arrange any number of contacts 6 to protect so-called semiconductor rectifiers, such as Germanium and silicon rectifiers can be used.

Claims

Patent claims:

1. Quick short-circuiter, whose switching movement with the help of the rotational energy is in front of the Switching operation takes place continuously rotating disc, characterized in that the rotating disc itself serves as a switching element to be accelerated and, if necessary, at one point of the Disk circumference opposite to its direction of rotation brought to action force caused by a fixed abutment, with simultaneous separation from its drive shaft is thrown between the contacts to be bridged.

2. Quick short-circuiter according to claim 1, characterized in that all contacts to be short-circuited in the event of a fault in two parallel planes are arranged in a circle opposite one another in pairs, between which a toothed disc made of electrically conductive material with high speed rotates through an easily sheared connection on the drive shaft of the drive motor is attached and by virtue of its inherent rotational energy, destroying the connection to the drive shaft is thrown between the contacts when with the help of a locking lever, the in engagement with the toothing of the disc

is brought, the further rotation of the disc is prevented.

3. quick short-circuiter according to claim 1 and 2, characterized in that the peripheral zone of the Washer (3) is reinforced by a bead (4).

4. quick short-circuiter according to claim 1 to 3, characterized in that the sheet metal strips existing, electrically isolated from each other, arranged in a circle on both sides of the disc (3) Contacts (6) are bent so that the bead (4) of the disc (3) with a constant Enclose space.

5. quick short-circuiter according to claim 1 to 4, characterized in that in normal operation the attachment (11) of the hinged armature (10) forming the fixed abutment by an electromagnet (9) small power against the force of a spring (13) out of engagement with the toothing (5) of the Disc (3) is held while the excitation of the electromagnet (9) is interrupted in the event of a malfunction and the projection (11) by the spring (13) in engagement with the toothing (5) of the disc (3) is brought.

Considered publications:
German Patent Nos. 947 812, 462 735;
ETZA, Volume 29 (1958), Issue 5, pp. 137 to 143.

1 sheet of drawings