DE2019704B2 - Rueckstellfederanordnung mit kniehebel fuer eine magnetisch betaetigte schaltanordnung, insbesondere fuer ein schuetz - Google Patents

Description

Ao. kleine Anfangswert für die Ausschaltetet-_Botwcndige kleue & _werden ^ _Denn

lang des yS^de/Magnetbewegung als letzter ^ SSknebel bringt kurz vor dem

kTdie Rückstellkraft wieder auf einen ^SiSaewlhlten höheren Wert, so daß für den *»* Klehebel die gewünschte, stark abfallende ^letZt!v kennlinie vor|esehen werden kann. Infolge ^RÜC^_eUe"en Kennünienabschnittes wird die von f ^SeKon aktirucWedem geheferte Rückstellkraft, xo ^de^ wSfpositive Kennlinie besitzt stärker von der Älideranordnung kompensiert. Folgüch fällt iuaera & _{bd wesentlich} u^e-

SÄ ab, mit der Folge, daß die S Arn«« 6 _ehmer 2 verder Kniehebel

5^

Armen 6, 7, dem
_{ren Gdenken 9} ^ i

nahe dem Kniegelenk 8

bunden. über das ^

an einem bei 11 g^gert^^

zwischen dem Hebel 12^und ^ _Qie

Gelenk 9 ist eine Zugfeder 13 emge ρ _der

hebel anordnung hefe«unter dem c ^

feder 13 dem ^^f^^JnArlschlag 14. Wenn Ausschaltkomponente ^^d™j£_&stell»_ag) erreiche, der Magnet die Endstellung ^c ^ _{der g k}.

befindet sich der Kniehebe^ _wodurch die

lage, wie bei 15 gestncfteit (a^g _Ausschaitkompoder MjjWt««««^ _{13 auf} einen

ag»

Ausf»h_TB der

5 6 !

Magnetkraft 25 entspricht. Diese Magnetkraft 25 ist, stellung C flacher, fällt der Magnet erst bei einer ge- j

bei entgegengesetztem Vorzeichen, gleich der Summe ringeren, der kleineren Magnetkraft 25' entsprechen- ^a<

aus der Kraft 22, also dem Rest der Rückstellkraft den Unterspannung ab. Die Magnetkraft des abfallen- ^zx

der Rückstellfederanordnung, aus dem Wert 23, das den Magneten ist folglich unabhängig von der Rück-

ist die Vorspannung der Kontaktdruckfedern, und aus 5 stellkraft 24 am Schnäbelpunkt B verringert worden,

der Kraft 26 a + 26 b, das ist die bei der Kompression und die Magnetkraftkennlinie 20' schneidet nicht

der Kontaktdruckfedern aufgetretene Gegenkraft. mehr die Kraftbedarfskurve 19'. ¹¹J

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, schneidet die aus Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen eine bevorzugte S| der Loslaßspannung sich ergebende Magnetkraft- konstruktive Ausführung einer Rückstellfederanordkurve 20 im Punkt D die Kraftbedarfskurve des io nung mit der Kennlinie /,/, K, L nach Fig. 3. Diese Schützes im Schnäbelpunkt B der Kontakte. Da an Ausführungsform unterscheidet sich von der nach dieser Stelle die Rückstellkraft 24 wesentlich kleiner F i g. 1 lediglich dadurch, daß zwischen den beiden als die Zugkraft des Magneten ist, stellt sich die ge- Armen 27 und 28 des Kniehebels zwei in Bewegungsfährliche lockere Kontaktberührung so lange ein, bis richtung nacheinander abwälzbare Berührungspunkte entweder die Betätigungsspannung so weit gesunken 15 31 und 32 hintereinanderliegend angeordnet sind, ist, daß die Magnetkraft den Punkt E unterschreitet, welche durch die beiden Schneiden 29 und 30 am oder so weit gestiegen ist, daß der Punkt G über- inneren Ende des Armes 27 und die zugehörigen schritten und damit das Schütz wieder eingeschaltet Lagerpfannen 31. 32 am inneren Ende des Armes 28 wird. Um die Ausschaltvorgänge zu beherrschen, gebildet sind. In Fig. 4a ist der ausgeschaltete Zumuß also versucht werden, die Fläche D, E, F ver- 20 stand gezeigt, bei welchem lediglich der dem Winkelschwinden zu lassen oder wenigstens möglichst klein raum näher liegende Berührungspunkt 29, 31 die zu halten. Diese Forderung kann aber mit einer ein- Rückstellkraft 21 für die Anfangsstellung Hefen,
fachen Kniehebelanordnung nicht ohne Nachteile für Während des Einschaltvorganges des Magneten 1 die Gesamtfunktion des Schützes erfüllt werden. kommen die Arme 27, 28 in die in Fi p. 4 b gezeigte Denn die Rückstellkraft 21 in der Anfangsstellung A 25 Zwischenstellung, in welcher die Schneiden 29, 30 liegt voraussetzungsgemäß fest. Ebenfalls ist der beider Berührungspunkte in die zugehörigen Pfannen Verstellweg zwischen den Stellungen A und C bei 31, 32 eingreifen. Beim Durchgang durch diese Schützen vorgegeben, bzw. ist die Strecke B-A nicht Zwischenstellung springt die Kennlinie vom Punkt / beliebig klein zu machen. Andererseits ist auch der zum Punkt K (vgl. Fig. 3). Im weiteren Verlauf der Kraftwert 25, der die Höhenlage der Magnetkraft- 30 Kniehebelbewegung verläßt die Schneide 29 die kurve 20 im Diagramm festlegt, bei der bekannten Lagerpfanne 31, und weiterhin berühren sich nur noch Anordnung nicht zu verkleinern, denn die von den Schneide 30 und Lagerpfanne 32. Für diesen Teil der Kontaktdruckfedern gelieferten Rückkräfte 23, 26 a Kniehebelbewegung gilt der Kennlinienabschnitt KL. und 26 b sind aus konstruktiven Gründen vorgegeben, Die jeweiligen Wirklinien der Kniehebelanordnung und bei einer Verkleinerung der Restkraft 22 der 35 sind in den Fig. 4a bis 4c beim Arm 27 durch Rückstellfederanordnung würde auch die Rückstell- kräftig gezeichnete Linien und beim Arm 28 durch kraft 24 im Schnäbelpunkt B kleiner. Bei einer Ver- strichpunktierte Linien hervorgehoben,
kleinerung der Kraft 25 auf Kosten der Restkraft 22 Die Ausführungsform nach Fi g. 4 verlangt keinen würden sich im Diagramm beide Punkte H und E der größeren Aufwand als die bekannte Ausführungsform Kraftbedarfr-kurve 19 nach unten verlagern, so daß 40 nach Fig. 1, erbringt aber die an Hand Fig. 3 erdie Magnetkraftkurve 20 nach wie vor die Kraft- läuterte zuverlässige Sicherung gegen den Zustand bedarfskurve 19 schneiden würde. lockerer Kontaktberührung. Wirkungsmäßig sind bei

Das Diagramm nach Fig. 3 veranschaulicht die der Ausführungsform nach Fig. 4 zwei unterein-Rückstellfederanordnung nach den Ansprüchen, bei ander gekoppelte und nacheinander wirksam werdende welcher die Magnctkraftkennlinie 20' für den abfallen- 45 Kniehebelsysteme vorgesehen, die eine steilere den Magneten die Kraftbedarfskurve 19' nicht mehr Charakteristik der einzelnen Rückstellkraftstufen erschneidet und folglich der gefährliche Zustand einer bringen, wodurch außer der beschriebenen Senkung lockeren Kontaktberührung vermieden ist. Bei F i g. 3 der Restrückstellkraft 22' auch noch ein zeitweiliger sind der beschriebene Anfangswert 21 der Rückstell- erheblicher Überschuß an Rückstellkraft und damit kraft, der Wert 24 der Rückstellkraft im Schnäbel- 50 eine sichere Funktion bzw. Ansammlung kinetischer punkt B, die Summe der Federkräfte 23 und 26 a+ Energie für den Ausschaltvorgang erreicht werden. j 26 b der Kontaktdruckfedern sowie die Zugkraftkurve Ein Überschwingen des Magnetsystems während des \ 18 des Magneten unverändert von Fig. 2 über- Ausschaltvorganges über den Schnäbelpunkt der i nommen. Kontakte hinaus führt bei der Anordnung nach der j

Im Unterschied zu Fig. 2 ist hier jedoch eine un- 55 Erfindung sehr rasch in das Gebiet höherer Rück- j

stetig vom Anfangskraftwert 21 auf den Restkraft- Stellkräfte und steigert damit die Abschaltsicherheit, !

wert 22' fallende Kennlinie für die Rückstellfeder- wie durch Betrachtung der Überschußfläche E, J, K

anordnung vorgesehen. Diese Kennlinie /, J, K, L ver- in F i g. 3 deutlich wird.

läuft im Abschnitt zwischen Anfangsstellung A und Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform j

Schnäbelpunkt B als im Mittelwert nur wenig ab- 60 der Rückfederanordnung, welche ebenfalls die Rück- j

fallende Sägezahnlinie, während sie im Bereich von kraftkennlinie /, J, K, L nach Fi g. 3 liefert. Bei dieser i

kurz vor dem Schnäbelpunkt B bis zur Endstellung C Ausführungsform trägt der Kniehebelarm 38 an I

verhältnismäßig stark abfällt so daß sich bei gleicher seinem kniegelenkseitigen Ende zwei Lagerbolzen 34. !

Rückstellkraft 24 am Schnäbelpunkt B eine wesent- 35, die sich ihrerseits in Langlöcher 36, 37 bewegen i

lieh kleinere Restkraft 22' in der Endstellung C als in 65 können, die im anderen Arm 33 angeordnet sind. In i

Fig. 2 ergibt Entsprechend der kleineren Restkraft der Anfangsstellung A und über den Kennlinienab-

22' verläuft auch die Kraftbedarfskurve 19' auf dem schnitt /, / stützt sich der Hebel 38 über den Bolzen Abschnitt TTH' zwischen Schnäbelpunkt E und End- 34 am Arm 33 ab. Erst beim weiteren Durchdrücken

des Kniehebelsystems kommt der andere Bolzen 35 zur Abstützung am unteren Ende des Langloches 37, wonach sich dann der Bolzen 34 aus seiner Lagerstelle heraushebt.

Es können in Fig. 4 mehrere Schneiden und mehrere Lagerpfannen an den Armen 27 und 38 vorgesehen werden, die jeweils nacheinander in Eingriff

kommen, wobei die Rückkraftkennlinie in Fig. !

zwischen den Punkten / und K gemäß der gestrichel

eingezeichneten Sägezahnkurve 39 verlaufen würde Patentschutz wird nur begehrt jeweil

für die Gesamtheit der Merkmale eines je den Anspruchs, also einschließlich seine Rückbeziehung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 stellfeder in Richtung auf ein Knicken des Kniehebels Patentansprüche: einwirkt, wobei die Ausknickkompoaente zur Rück stellung des Schützes benutzt wird, weil sich diese

1. Rückstellfederanordnung für eine magnetisch Komponente bei allmählicher Streckung des Kniebetätigte Schaltanordnung, insbesondere für ein 5 hebeis stetig vennindert. Bei den bekannten derartigen Schütz, bei welcher eine Rückstellfeder auf die Rückstellfederanordnungen verläuft die negative äußeren Gelenke eines Kniehebelsystems in Rieh- Kennlinie stetig und geradlinig. Da bei einem Schütz rung auf ein Knicken des Kniehebelsystems ein- der Verstellweg zwischen der Anfangsstellung (bei wirkt und die Ausknickkomponente des Knie- ausgeschaltetem Magnet) und der Schließstellung (bei hebelsystems die Rückstellkraft bildet, dadurch io eingeschaltetem Magnet) und auch die Rückstellkraft gekennzeichnet, daß die beiden Hebel (27, für die Anfangsstellung vorgegeben sind und ohne 28) des Kniegelenkes kraftschlüssig (13) derart Nachteile für andere Eigenschaften des Schützes nicht aneinanderliegen, daß zwei oder mehrere Beruh- geändert werden können, besitzt die Kennlinie bei rungspunkte (29, 30) in Bewegungsrichtung des den bekannten Rückstellfederanordnungen eine ver-Gelenkpunktes (8) nacheinander abwälzbar ange- 15 hältnismäßig geringe Neigung. Dies kann aber, wie ordnet sind. nachfolgend an Hand von Diagrammen noch erläu-

2. Rückstellfederanordnung nach Anspruch 1, tert wird, zur Folge haben, daß bei einer gewissen dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungs- Unterspannung die in der Schließstellung von der punkte (29, 30) der Hebel (27, 28) des Knie- Rückstellfederanordnung und den Kontaktdruckgelenkes als Schneidenlager ausgebildet sind. 20 federn gelieferte üesamtrückstellkraft ausreicht, den

3. Rückstellfederanordnung nach Anspruch 1, Magneten zu öffnen, daß aber im Schnäbelpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungs- d. h., wenn die Kontakte im Begriff sind zu öffnen punkte der Hebel (33, 38) des Kniegelenkes von und der von den Kontaktdruckfedern gelieferte Anin Langlöcher (36, 37) des einen Hebels (33) ein- teil an der Gsamtrückstellkraft aufgebraucht ist, die greifenden, am anderen Hebel (38) befestigte as Magnetkraft größer ist als die Kraft der Rückstell-Bolzen (34, 35) gebildet sind. federanordnung im Schnäbelpunkt, so daß also bei

abfallendem Magneten ein unsicherer Zustand der lockeren Kontaktberührung auftritt. Für ein gutes

Abschaltverhalten eines Schützes ist vielmehr eine

30 steile negative Kennlinie der Rückstellfederanordnung wünschenswert, um einerseits den Magneten infolge starker Kompensation der Kontaktdruck-

Bei magnetisch betätigten Schaltanordnungen, federn möglichst lange geschlossen zu halten und speziell bei Schützen, können Einschaltvorgänge bei andererseits im Schnäbelpunkt bereits große RückUnterspannung zu Schwierigkeiten führen, wenn bei 35 stellkräfte zur Verfügung zu haben, um das gefährgewissen Unterspannungswerten das Magnetsystem liehe Stehenbleiben der Kontakte im Schnäbelpunkt nicht kräftig genug ist, um die Kontaktdruckfedern zu vermeiden. Die bekannten Kniehebel-Feder-Anvoll durchzudrücken, und dadurch ein sehr unsicherer Ordnungen können an sich für eine solche steile Zustand der lockeren Kontaktberührung eintritt. Kennlinie ausgelegt werden, jedoch würde dann in Dieser unsichere Kontaktzustand kann leicht zum 40 der Anfangsstellung des geöffneten Schützes die Verschweißen der Schaltkontakte führen. Um solche Rückstellkraft auf zu große Werte anwachsen, wes-Schäden zu vermeiden, besteht die Vorschrift, daß halb auf diesem Weg das angestrebte gute Abschaltdie Betätigungsspannung von Schützen nur bis verhalten nicht erreichbar ist.
maximal 85 ⁰Z₀ der Nennspannung absinken darf. Durch die Erfindung soll eine Rückstellfederanord-

Da aber im praktischen Betrieb dennoch gelegent- 45 nung erreicht werden, bei welcher der geschilderte

lieh größere Unterschreitungen der Nennbetätigungs- unsichere Zustand der lockeren Kontaktberührung

spannung auftreten können, ist man bestrebt, Schütze sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten und bei

so zu bauen, daß auch in solchen Fällen unsichere jedem Wert einer möglichen Unterspannung für den

Zwischenstellungen mit lockerer Kontaktberührung Magnetantrieb mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

ausgeschlossen werden. Das heißt, ein Schütz soll 50 Die Erfindung geht aus von einer Rückstellfeder-

immer stufenlos aus der Anfangsstellung bis in die anordnung für eine magnetisch betätigte Schaltanord-

Endstellung durchziehen und in gleicher Weise stufen- nung, insbesondere für ein Schütz, bei welcher eine

los vollständig abschalten, wenn die Betätigungsspan- Rückstellfeder auf die äußeren Gelenke eines Knie-

nung so weit absinkt, daß der Magnet sich zu öffnen hebelsystems in Richtung auf ein Knicken des

beginnt. 55 Kniehebelsystems einwirkt und die Ausknickkompo-

Diese Forderung kann mit Hilfe der bei Schützen nente des Kniehebelsystems die Rückstellkraft bildet,

üblicherweise vorgesehenen Rückstellfedern mit po- Die Rückstellfederanordnung ist dadurch gekenn-

sitiver Federkennlinie nur äußerst schwierig und zeichnet, daß erfindungsgemäß die beiden Hebel des

dann durchweg nur zum Nachteil der erforderlichen Kniegelenkes kraftschlüssig derart aneinanderliegen,

Kontaktdruckkräfte erreicht werden. 60 daß zwei oder mehrere Berührungspunkte in Bewe-

Es ist bekannt, bei Schützen eine Rückstellfeder- gungsrichtung des Gelenkpunktes nacheinander abanordnung mit negativer Rückkraftkennlinie vorzu- wälzbar angeordnet sind. Durch diese Maßnahmen sehen, d. h., eine Rückstellfederanordnung, die bei wird eine sägezahnförmig verlaufende Rückkraftkenneinschaltender Magnetbewegung an Rückdruckkraft linie der Rückstellfederanordnung erreicht. Es kann verliert. Die bekannten derartigen Rückstellfeder- 65 nunmehr die gewünschte große Steilheit der Rückanordnungen, auch kurz als Verschwindefedern oder kraftkennlinie gewählt werden, wobei durch die negative Federn bezeichnet, bestehen aus einem Hintereinanderschaltung mehrerer Kniehebelsysteme, Kniehebel, auf dessen äußere Gelenke eine Rück- die nacheinander zur Wirkung kommen, trotzdem der