DE2019704C3 - Rueckstellfederanordnung mit Kniehebel fuer eine magnetisch betaetigte Schaltanordnung,insbesondere fuer ein Schuetz - Google Patents

Description

: in Langlöcher (36, 37) des einen Hebels (33) ein- teil an der Gsamtrücksteükraft aufgebraucht ist, die

s greifenden, am anderen Hebel (38) befestigte 35 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

Absch^ltverhalten eines Schützes ist vielmehr eine

30 steile negative Kennlinie der Rücksteüfederanord-

: nung wünschenswert, um einerseits den Magneten l infolge starker Kompensation der Kontakidrack- : Bei magnetisch Dei/itigten 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 Hche 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 Kontaktberübrung eintritt. Kennlinie ausgelegt "verden, 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 ν ei halten nicht erreichbar ist."
maximal 85 %> der Nennspannung absinken darf. Durch die Erfindung soll eine Rückstellfederanord-Da aber im praktischen Betrieb dennoch gelegent- 45 nuüg erreicht werden, bei welcher der geschilderte lieh größere Unterschreitungen der Nennbetäligungs- unsichere Zustand der leckeren Komaktberührung spannung auftreten können, ist man bestrebt, Scnütze sowohl beim Ein- als auch be«m 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 ausgeschlossenst,
ausgeschlossen werden. Das heißt, ein Schütz soll 50 Die Erfindung geht aus von einer Rückstellfederimmer stufenlos aus der Anfangsstellung bis in die anordnung für ein.· magnetisch betätigte Schaltanord-Endstellung durchziehen und in gleicher Weise stufen- nung, insbesondere für tin Schütz, bei weicher eine los vollständig absch*< en, wenn die Betätigungsspan- Rückstellfeder aut die äußeren Geicnke eines Kmcnung so weit absink . caß der Magnet sich zu öffnen hebel· tems in Richtung auf ein Knicken des beginnt. 55 Knieheoelsystems einwirkt und die Auskuickkompo-Diese Forderung kann mit Hilfe der bei Schützen nente des Kniehebelsystems die Rückstellkraft bildet. ^_n üblicherweise vorgesehenen Rückstellfedern mit po- Die RücksteHfederanordnung ist dadurch gekenn-C^₁ sjtiver Federkennlinie nur äußerst schwierig und zeichnet, daß erfindungsgemäß die beiden Hebel des *f dann durchweg hur zum Nachteil der erforderlichen Kniegelenkes kraftschlüssig derart aneinanderliegen, >' Kontäktdruckkräfte erreicht wt-rdei,. 60 daß zwei oder mehrere Berührungspunkte in Bewe-Es ist bekannt, bei Schützen eine Rückstellfeder- gungsrichtung des Gelenkpunktes nacheinander ab- &\ anordnung mit negativer Rückkjraftkennlinie vorzu- >yälzbar angeordnet sind. Durch diese Maßnahmen sehen, d.h., eine Rückstelüederänoränung, die bei wird eine sägezänmöimig verlaufende Rückkrafikenn_v einschaltender Mägnetbewegurig an Rückdruckkraft linie der Rückstellfcdcranordnung erreicht. Es kann I verliert. Die bekannten derartigen Rückstellfeder- 65 nunmehr die gewünschte große Steilheit der Rücko anordnungen, auch kurz als Verschwindefefiern oder kraftkennlinie gewählt werden, wobei durch die ρ negative Federn bezeichnet, bestehen aus einem Hintereinanderschaltung mehren Kniehebelsysteme, Kniehebel, auf dessen äußere Gelenke eiae Rück- die nacheinander zur Wirkung kommen, trotzdem der

derlei einschaltender Magnetbewegung als letzter nahe g£ ^,^S

wirksam werdende Kniehebel bringt kurz vor dem bunden. Über das »«^« «etenkl«^t. _{k d} Schnäbelpunkt die Rückstellkraft wieder auf einen 5 an einem bei 11 gelage.ten Hebei^iz g ^

zweckmäßig gewählten höheren Wert, so daß für den zwischen dem Hebel 12,und " _Knie

letzten Kniehebel die gewünschte, stark abfallende Gelenk 9 ist e.ne Zugteder 13 e,nges|an Rückkraftkennlinie vorgesehen werden kann. Infolge radanordnung liefert UnIe₁ dem tinn ^

dieses steileren Kennlinienabschnittes wird die von feder 13 dem beweglichenM^ _Wenn den Kontaktdnickfedern gelieferte Rückstellkraft, io AusscMtkomponente auf ^^ 8 welche eine positive Kennlinie besitzt, stärker von der der Magnet die Endstellung ( Rückstellfederanordnung kompensiert. Folglich fällt - befindet sich der Kniehebel·6 7 nahezu der eingeschaltete iV.agnet erst bei wesentlich kleine- lage, wie bei 15 gestnchelt darges ™« ,en Unterspannungswerrr ab, mit der Folge, daß die der Magnetkraft ^M£f^*jg£ Magnetkraft im Schnäbelest ebenfalls entsprechend i₅ nente trotz gestreckter Rückstellfed kleiner ist und äußerte, ,Ue Rückstellkraft der Ver- kleinen Wert vermindert worden «st. schwindefeder H ί-reich des Schnäbelpunktes Die im Schutz beider*«orfnung

wesentlich stirer anwächst. Bei der erfindungs- tretenden, Krafteyerhal nissesmolim gemäßen Pücl^elifederanordnung kann deren Rück- F i g. 2 dargesteht Au ^ stellkraft ^ Schnäbelpunkt einen beliebigen, sogar so richtung 16 der Magnethub höheren Wert als den der Rückstellkraft in der An- Pfeilnchtung 17 *e ^ fangsstellung annehmen. Dies ist mit den bekannten X-Achse sind di ^g_e^ ^„si ) Rücksiellfederanordnungen mit geradlinig abfallender weglichen Tei^.^^^^Χ die beweg-Rückkraftkennlinie nicht möglich. Es kann somit Schnabelpunkt ß (Stelle ™ ^{der aa}* _Schaltstü,ke 5 sichergestellt werden, daß die Magnetkraft des bei *₅ liehen Schaltstucke 4 d« feststehe»^aen _{ßstell }} Unterspannung abfallenden Magneten im Schnäbel- berühren) und d« En^tangC ^ b_

k i kli it l di i Shäbelpunkt von angegeben. Die Kurve 18 g bt die Mag

linie fur die n™™^™*™^ ZUrspannung der Nennspannung bis zu^wetehet V £ ^

das Schutz ^^ΓΑΐΑ Kennlinie für die Die ^Kraftb_^eda5^f.^sH^u™ " ^ h

gesamten RuckJrafte .^dar
der AriBnggeftang A
De Kurve 20 ste It ^die

ⁿ _y.Achse in _der

_{des fae}. 14), der

Unterspannung abfallenden Mg

punkt immer kleiner ist als die im Schnäbelpunkt von

L Rückstellfederanordnung gelieferte Rückstellkraft, so daß also der unsichere Zustand einer lockeren

Kontaktberührung mit Sicherheit vermieden ist. In Ausgestaltung des Schütze« kann vorgesehen

werden, daß die Berührungspunkte der Hebel des

Kniegelenkes als Schneidenlager ausgebildet sind

Alternativ können die Berührungspunkte der Hebel

des Kniegelenkes von in Langlöchern eingreifenden 35 fallendem Magneten

Bolzen gebildet sein. . veiaiiechaubdit ^^

Rückstellfederanordnungen mit einer Kennlinie, so weit abfallt daß der deren hauptsächliche Neigung im Bereich zwischen nicht ^

SchnäbelpunktundSchUeBstellungliegt.smdnichtnur ^/

mittels der beschriebenen Kniehebel erreichbar. So ist 40 Te. des ^^^

es beispielsweise möglich, eine nach Art einer abge- Anlagekraft, .die dem Wert flachten Sinuskurve zunächst wenig und dann stark bl

abfallende Rückkraftkennlinie unter Verwendung f einer Kürbelscbeibe zu erreichen, an weicner eine sie.,ü,._B Rückstell-Zugfeder und das rückzustellende Element « hubes tiefer1 d» im unterschiedlichen Absind vom Drehpunkt der ^^J Scheibe angelenkt sind. .

Der Gegenstand nach de, Ansprüchen wird im fol_Een,Hen a.i Hand der Zähnung näher erläutert, steine zum Stand der Technik gehörende ~ ^ Rückstellfederanordnung für ein Schutz, Die ?£

VrrrcSnDiagTammzur feriäut^ung der Kraft- ₅₅ verhältnisse bei einer Rückstellfederanordnung nach

¹A

Kenn

Schütz zwischen ^ _£uftreten. ^SSH bei ab-

de ^

_spannung). Si bglichen

Zustand eine . Infolge der

^_spnch g

Anlagekraft, .die d £_ückstei_lkraft mit

Kniehebelanordnung fallt diese^k _d

^fdW^rt

4 auf die

^^L Kontaktdruckacnuizeri u wirksam Dies ist durch den

federn (nicht gezeigt) w Jm. u. _der

Kraftzuwachs 23^dargestellt im ^_hJ_gbeIpunktß>

ist diese Anlagekraft 21

d_e;«»ι

« 1₆. -r«, . „ . z in schematischer

und in drei verschiedenen Stellungen ein Beispiel für eine konstruktive Ausführung der Rückstellfederan-Ordnung nach den Ansprüchen und

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Rückstellfederanordnung.

Bei der zum Stand der Technik gehörenden Anordnung nach F i g. 1 wirkt der Schaitmagnet 1 über den Mitnehmer 2 auf das Kontaktsystem 3 mit dem bt vfglichen Schaltstück 4 und den feststehenden Schaltstücken 5. Ein Kniehebel mit den beiden

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Durchziehen des einschaltenden

Endstellung für eine Betätigungsspannang von

und mehr in jedem Fall gegeben ist.

Die Verhältnisse liegen dagegen anders, wenn man den Fall betrachtet, daß bei eingeschaltetem Magnet die Spannung so weit zurückgeht, daß die Magnetkraft nicht mehr ausreicht, um die Kontakte im Einschaltzustand, d.h. in der Endstellung C, zu halten. Der Magnet öffnet bei einer bestimmten Unterspannung, auch Loslaßspännung genannt, welche der

Magnetkraft 25 entspricht. Diese Magnetkraft 25 ist, stellung C flacher, fällt der Magnet erst bei einer gebe! entgegengesetztem Vorzeichen, gleich der Summe ringeren, der kleineren Magnetkraft 25' entsprechen* aus der Kraft 22, also dem Rest der Rückstellkraft ₍ den Unterspannung ab. Die Magnetkraft des abfallender Rückstellfederanordnung, aus dem ,Wert 23, das den Magneten ist folglich unabhängig von der Rückist die Vorspannung der Kontaktdruckfedern, und aus 5 stcllkraft 24 am SchnäbelpunFil B verringert worden, der Kraft 26a+ 26 b, das ist die bei der Kompression und die' Magnetkraftkcnnlinic 20' schneidet nicht der Kontakldruckfcdern aufgetretene Gegenkraft. < mehr die Kraftbedarfskurve 13'. \ ,

Wie aus ,Fig.'-2 ersichtlich ist, schneidet die-aus . - Die Fig. 4a,-4b und'4c zeigen dnc bevorzugte der Loslaßspannung sich ergebende Magnetkraft-' konstruktive Ausführung dner RücfcsteUfedcranordkurve 20 im Punkt D die Kraftbedarfskurve des ίο nung mit der Kennlinie /, J. 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 besden 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 Berührungspunkt«, entweder die Betätigungsspannung so weit gesunken 15 31 und 32 hintcreinanderliegend 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 Lagcrpiarnnen 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- so stand gezeigt, hei welchem lediglich der dem Winkclschwinden zu lassen oder wenigstens möglichst klei" raum näher liegende Berührungspunkt 29, 31 die zu halten. Diese Foiderung kann aber mit einer sin- Rückstellkraft 21 für die Anfangssteilung liefert,
fachen Kniehebelanordnung nicht ohne Nachteile fü; Während des Einschaltvorganges des Magneten 1

die Gesamtfunktion des Schützes erfüllt werden, kommen die Arme 27, 28 in die in Fig. 4b gezeigte Denn die Rückstellkraft 21 in der Anfangssteilung A 35 Zwischerclellung, in welcher die Schneiden 29. 30 liegt voraussetzungsgemäß fest. Ebenfalls ist de? beider Berührungspunkte in rti- zugehörigen Pfannen Verstellweg zwischen den Stellungen A und C bei 31,32 eingreifen. Beim Durchgang durch die«: Schützen vorgegeben, bzw. ist die Strecke B-A nicht Zwischemtellung springt die Kennlinie vom Punkt / beliebig klein zu machen. Andererseits ist auch der zum PanSst K (vgl. Fig. 3). In weiteren Verlauf der Kraflwert 25, der die Höhenlage der Magnetkraft- 30 KnJehcbeibewegtaig verläßt dk Schneide 29 die kurve 20 im Diagramm festlegt, bei der bekannten Lagerpfanne 31, and weiterhin berühren sich nur noch Anordnung nicht zu verkleinern, denn dis von den Schneide 30 und Lagerpfanne 32. Für diesen Teil der Kontaktdruclkfedern gelieferten Rückkräfte 23, 26 a Kniehebelbewegung gilt der Kennlinienabschnitt KL. und 26b sind aus konstruktiven Gründen vorgegeben. Die jeweiligen Wirklinkn der Knienebelanordnung und bei einer Verkleinerung der Restkraft 22 der 33 sind in den Fig. 4a bis 4c beim Arm 27 durch Rücfcslel !federanordnung würde auch die Ruc&sleQ- kräftig gezeichnete Linien und brim 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 Kraftbedarfskoxve 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 bcdarfskurve 19 schneiden würde. lockerer Kontaktberührung. Wirkungsmäßjg sind bei

Das Diagramm nach Fig. 3 veranschaulicht die der Ausführungsform nach Fig.4 zwei umeretn-Rückstellfederanordnung nach den Ansprüchen, bei ander gekoppelte und nacheinander wirksam ν/ετάεαάζ welcher die Magnetkraftkennlinie 2Gf tui den abfallen- 45 Kniehebelsysteme vorgesehen, die nm steilere den Magneten die Kraftbedarfskurve 1Ψ nicht mehr Charakteristik der einzelnen Rückstellkraftstufen ersrfmeidet und folglich der gefährliche Zustand einer bringen, wodurch außer der b*Tcbriebeaen Senkung lockern Konlaktberührung vermieden isL Bei Fi g. 3 der Restrikkstelikraft 22f auch nüch ein zeitweiliger sind der beschriebene Anfangswert 21 äst Rücksieli- erheblicher ÜberscfonS an Rückstellkraft und damit kraft, der Wert 24 der Rückstellkraft im Schnäbel- 50 eine sichere Funktion bzw. Ansammlung kinetischer psskt B. €ts SssiiRe der Federkräfte 23 und 2&a -f Energie for des ABssef33if¥£«g2SJg errek&ä weeds». 26 b der FCcntaktdnickfedern sowie die Zugkraftkurve Ein Überschwüngen des Magnetsystems während des 18 des Magneten üdverändert von Fig. 2 über- Ausschaltvorganges über den Schnäbelpanlci (kr hommen. Kontakts hinaus führt bei der Anordnung nach der

Im Unterschied zu Fig. 2 ist hier jedoch eine uo- 5.5 Etfmdung sehr rasen in das Gebiet höherer Ruckstetig vom Anfangskraftweit 21 auf den Restkraft- steükräfie und steigert damit die Abschaltsicherheii. wert 22' faDends Kennlinie für die Rückstellfeder- wie durch Betrachtung der übersciraßflache E, J, K anordnung vorgesehen. Diese Kennlinie Ϊ,Ι,Κ, L· ver- rn F: g. 3 destScä wirdL

Enft im Abschnitt zwischen Anfangsstellung A und Fig. 5 zeigt eins abgewandelte Ausführungsfonn

Sdmzbdpm&t B als im Mittelwert nur wradg ab- 6a der RSckfederanordnnng, weldhe ebenfalls die Rückfallende Sägeralhnlrnia, während sie im Bereich voa kraftkennJinie I, J, K, L nach Fi g. 3 liefert. Bei dieser kurz vor dsm Schriäbdpm&t B bis zur Endstefhmg C ADsröhrangsform trägt der Kniehebelann 38 an yerbältnismiSig stark abfällt, so daß skh bei gleicher seined kmegeienkseftigsn Ende zwei Lagerbolzen 34, Rückstellkraft-24 am Sctinäbelpenkt B eins wesent- 35, die sieb ihrerseits in Langlöcher 36, 37 bewegen Reh kleinere Restkraft 22." in der Ehdsteflung C als in £5 können, die im anderen Arm 33 angeordnet sind. In Fig. 2 ergibt. Entsprechend der ta Resfkraff der Aniangssieirang A und über den Kennlinienab-22* verläuft aacfe die KrzftbedaTfsfcuive If znf dem sdmi« /, / stützt sich der Hebel 38 über den Bolzen Abschnitt GW zwischen ScfmäbslpimKt E and End- 34 am Arm 33 ab. Erst beim weiteren Durchdrücken

des Kntchebelsystems kommt der andere Bolzen 35 zur Abstülzung am unteren Ende des Langlocbes 37, wonach sich dann der Bolzen 34 aus seiner Lagerstcf Ie heraushebt. ,";'''-

Es können in Fig. 4 mehrere Schneiden und mehrere Lagcrpfanricn an den Armen 27 und 38 vorgesehen wenden, db jeweils' nacheinander in Eingriff kommen, wobei die Rückkraftkennlinie in Fig. 3 zwischen din Punkten f und K gemäß der gestrichelt eingezeichneten Sägezahnkiuve 39 verlaufen würde. Patentschutz wird^nur. begehrt-jeweils für die Gesamtheit'der Merkmale eines jeden Anspruchs, alsoeinschließlich seiner Rückbeziehung, t'

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

"te-

'309 628/99

Claims (3)

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

1. RückstellfederaEordnung für eine magnetisch Komponente bei allmählicher Streckung des Knie-' betätigte Schaltanordnung, insbesondere für ein 5 hebeis stetig vermindert. 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

tung auf ein Knicken des Kniehebelsystems ein- der Versteilweg zwischen der Anfangsstellung (bei

wirkt und die Ausknickkomponente des Knie- ausgeschaltetem Magnet) und der Schließstellung (bei hebelsystems die Rückstellkraft bildet, dadurch xo 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. Rücksteilfederanordnung 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 Kontaktdruck-

: geienkes als Schneidenlager ausgebildet sind. ao federn gelieferte Gesamtrückstellkraft 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 An-