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Dokumentenidentifikation DE3524524C2 16.12.1993
Titel Verklinkungseinrichtung zur lösbaren Verklinkung von Schaltgeräten in ihrer Einschaltstellung
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Volkmar, Ralf Reiner, Dipl.-Ing., 1000 Berlin, DE;
Traoré, Ibrahim, Dipl.-Ing., 1000 Berlin, DE;
Zeuke, Reinhard, Dipl.-Ing., 1000 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 05.07.1985
DE-Aktenzeichen 3524524
Offenlegungstag 15.01.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.12.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.12.1993
IPC-Hauptklasse H01H 50/32

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Verklinkungseinrichtung zur lösbaren Verklinkung von elektromagnetisch betätigten Schaltgeräten in ihrer Einschaltstellung mit einem zur Lösung der Verklinkung dienenden Hilfsmagnetsystem, das einen als Anker des Hilfsmagnetsystems ausgebildeten Rollenhebel sowie ein mit der Rolle des Rollenhebels zusammenwirkendes Sperrstück aufweist, das mit dem Anker des Antriebsmagneten des Schaltgerätes starr verbunden ist.

Eine Verklinkungseinrichtung dieser Art ist durch die US 3 188 428 bekannt geworden. Die Verklinkungseinrichtung ist dabei Bestandteil eines Relais, das in seiner Einschaltstellung lösbar verklinkt werden soll. Der Antriebsmagnet und das Hilfsmagnetsystem besitzen etwa vergleichbare Dimensionen.

Der Gesichtspunkt der Energieersparnis läßt die Anwendung von Verklinkungseinrichtungen der genannten Art besonders bei großen Antriebsmagneten vorteilhaft erscheinen, die bei Dauereinschaltung einen erheblichen Bedarf an Erregerleistung benötigen. Relativ große Antriebsmagnete dieser Art finden beispielsweise bei Schaltgeräten mit Vakuumschaltröhren Anwendung. In einem solchen Fall ist das Hilfsmagnetsystem wesentlich kleiner als der Antriebsmagnet, so daß beim Zusammenbau störende Toleranzen auftreten können, welche die Funktion der Verklinkungseinrichtung beeinträchtigen können. Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Aufgabe zugrunde, trotz eines einfachen und robusten Aufbaus der Verklinkungseinrichtung eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Fertigungs- und Montagetoleranzen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Verklinkungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Joch des Hilfsmagnetsystems als Bestandteil eines zur Befestigung der Verklinkungseinrichtung an dem Schaltgerät dienenden Tragbleches ausgebildet ist und ein Schwenklager (Lagerbolzen, Lappen) für den Rollenhebel aufweist, ferner dadurch, daß das Tragblech rechtwinklig ausgebildet und einer Ecke des Gehäuses des Antriebsmagneten des Schaltgerätes angepaßt ist, wobei eine den Rollenhebel beaufschlagende Rückstellfeder mit ihrem einen Schenkel an dem Rollenhebel und mit ihrem anderen Schenkel an die Wandung des Gehäuses des Schaltgerätes anlegbar ausgebildet ist.

Durch die Anpassung des Tragbleches des Hilfsmagnetsystems an eine Ecke des Gehäuses des Antriebsmagneten des Schaltgerätes werden die Verklinkungskräfte auf den kürzesten Wege in das Gehäuse des Schaltgerätes übergeleitet. Vorteilhaft ist ferner, daß die Verklinkungseinrichtung als Baustein kräftefrei montierbar ist, weil die Rückstellfeder des Rollenhebels ihr Widerlager erst beim Einbau der Verklinkungseinrichtung in das Schaltgerät findet.

Es ist bereits bekannt, ein Klappanker-Magnetsystem mittels seines Joches an einem Gehäuse derart zu befestigen, daß Gehäuse und Joch miteinander plan abschließen (DE-Auslegeschrift 19 06 129).

Ferner ist es bei einem Relais mit Arbeits- und Hilfsmagnetsystem bekannt, daß ein Schenkel einer Rückstellfeder des Ankers des Hilfsmagnetsystems sich an einer Wandung eines beides Magnetsysteme umschließenden Gehäuses abstützt (US-PS 1 790 181).

Ferner erweist es sich als zweckmäßig, den Rollenhebel an seinem freien Ende als Kupplungsglied für eine von Hand zu betätigende Auslösestange auszubilden. Auf diese Weise kann das Schaltgerät ausgeschaltet werden, wenn aus einem beliebigen Grund die Stromversorgung des Hilfsmagnetsystems gestört ist oder der Stromkreis des Hilfsmagnetsystems an dem Schaltgerät selbst nicht geschlossen werden kann.

An sich ist es bereits bei einem zwei Magnetsysteme aufweisenden Relais bekannt, eine von Hand zu betätigende Auslösestange vorzusehen, die mit dem Anker des Hilfsmagnetsystems zusammenwirkt (DE-GM 66 07 236).

Für eine gleichmäßige sichere Verriegelung und reibungsarme sowie kräftearme Auslösung erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Sperrstück eine aus zwei winklig zueinander stehenden Teilflächen gebildete Arbeitsfläche besitzt und die Rolle des Rollenhebels an den Teilflächen in Übertotpunktstellung bezüglich der Einleitung einer Kraft durch das Antriebsglied anlegbar angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Rolle in der durch die Teilflächen gebildeten Arbeitsfläche des Sperrstücks unter dem Einfluß der zu verklinkenden Kräfte anliegt. Eine geringe Verschiebung dieser Arbeitsfläche durch Erregung des Hilfsmagnetsystems genügt, um die Übertotpunktlage zu überwinden und die Rolle zum Verlassen des Sperrstücks veranlassen, d. h. das Antriebsglied freizugeben. Dieser Vorgang geht besonders rasch und kräftearm vonstatten, wenn die Teilflächen unter einem Winkel von mehr als 90°, jedoch nicht wesentlich mehr als 90° angeordnet sind, z. B. 105°.

Durch die US-PS 3 188 428 ist es an sich bereits bekannt, bei einem elektrisch rückstellbaren verklinkbaren Relais ein Sperrstück mit winklig zueinander stehenden Teilflächen vorzusehen, wobei die Teilflächen etwa die angegebene Winkelbemessung aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Verklinkungseinrichtung in einer Seitenansicht im Zustand der Auslösung. Das Schaltgerät ist abgebrochen dargestellt, wobei die Übertragung der Antriebsbewegung auf eine Vakuumschaltröhre schematisch angedeutet ist.

Eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, in der sich das Schaltgerät jedoch im verklinkten Zustand befindet, zeigt die Fig. 2.

Eine Ansicht der Verklinkungseinrichtung nach den Fig. 1 und 2 in Richtung auf den Rollenhebel zeigt Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist ein elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät 1 teilweise dargestellt. Zu erkennen sind insbesondere ein Gehäuse 2 eines Antriebsmagneten, das aus einer Bodenplatte 3 und einer Haube 4 besteht. Auf der Bodenplatte 3 ist eine Magnetspule 5 mit einem Eisenkern 6 angebracht, mit dessen Polfläche ein beweglicher Anker 7 zusammenwirkt. Dieser ist an einem Antriebshebel 8 angebracht, der um ein schematisch gezeigtes Schwenklager 10 beweglich ist. Die Teile 5, 6, 7 und 8 bilden im wesentlichen den Antriebsmagneten des Schaltgerätes 1. Gleichfalls schematisch dargestellt ist eine Vakuumschaltröhre 11 mit einem feststehenden Schaltstück 12 und einem beweglichen Schaltstück 13, die entsprechend der dargestellten Ausschaltstellung voneinander getrennt sind. Eine Ausschaltfeder 14 ist zwischen der Bodenplatte 3 und dem Antriebshebel 8 angeordnet, um die von dem umgebenden Luftdruck auf die Vakuumschaltröhre 11 ausgeübte Schließkraft zu überwinden und das Schaltgerät im Ausschaltzustand zu halten, wenn die Magnetspule 5 nicht erregt ist.

Im Hinblick auf die schematische Darstellung sei erwähnt, daß anstelle einer einzigen Magnetspule 5 auch zwei oder mehrere Magnetspulen vorgesehen sein können und daß anstelle der einen dargestellten Vakuumschaltröhre 11 auch mehrere Schaltröhren vorhanden sein können. Im übrigen können anstelle von Vakuumschaltröhren andere, z. B. in Luft arbeitende Schaltkontakte vorgesehen sein.

Das Schaltgerät 1 ist mit einer Verklinkungseinrichtung ausgestattet, die es gestattet, daß Schaltgerät durch eine nur kurzzeitige Erregung der Magnetspule 5 einzuschalten, weil die Verklinkungseinrichtung die Aufrechterhaltung des Einschaltzustandes über einen beliebigen Zeitraum übernimmt. Im Unterschied hierzu muß bei üblichen, nicht verklinkten elektromagnetischen Schaltgeräten die Magnetspule wenigstens von einem Haltestrom durchflossen sein, der ausreicht, den Anker im Einschaltzustand des Antriebshebels festzuhalten. Die als Ganzes mit 20 bezeichnete Verklinkungseinrichtung bildet einen Baustein, der als Einheit auf einfache Weise in das Schaltgerät 1 eingesetzt werden kann, wie noch beschrieben wird. Auf diese Weise kann ein elektromagnetisch bestätigtes Schaltgerät im Bedarfsfall auf den Verklinkungsbetrieb umgestellt werden. Dieser kommt insbesondere dann in Betracht, wenn eine Betriebsweise mit nicht sehr häufiger Ein- und Ausschaltung vorgesehen ist.

Die Verklinkungseinrichtung 20 weist ein rechtwinkliges Tragblech 21 auf, an dem eine Magnetspule 22 mit einem Kern 23 befestigt ist. Mit der Polfläche 24 des Kernes 23 wirkt ein Anker zusammen, der als Rollenhebel 25 ausgebildet ist. Die Teile 21, 22, 23 und 25 bilden im wesentlichen ein Hilfsmagnetsystem, das nach der Art eines Arbeitsstromauslösers kurzzeitig erregt wird. Das Tragblech 21 besteht hierzu aus einem weichmagnetischen Stahlblech und wirkt als Joch des Hilfsmagnetsystems. Das Schwenklager des Rollenhebels 25 wird durch einen Lagerbolzen 26 gebildet, der in herausgedrückte Lappen 27 (Fig. 4) des Tragwinkels 21 eingreift. Der Rollenhebel 25 besitzt seinerseits hochgebogene Schenkel 30 als Lager für den Lagerbolzen 26 und einen Lagerstift 31 einer Rolle 32. Der Rollenhebel 25 ist über die Magnetspule 22 hinaus verlängert und an seinem Ende gegabelt ausgebildet. Dieses Ende 28 bildet ein Kupplungsglied für eine von Hand zu betätigende Auslösestange 33. Diese ist in einer Öffnung 34 des Tragwinkels 21 geführt und wird durch eine Feder 35 in ihre Ruhestellung vorgespannt.

In der Fig. 1 ist der Rollenhebel 25 durch Erregung der Magnetspule 22 entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 36 angezogen. Durch die Wahl der Anordnung des Lagerbolzens 26 wird erreicht, daß der Rollenhebel 25 die Polfläche 24 des Kernes 23 nicht flächenhaft berührt, sondern winklig zu dieser steht. Dies erweist sich vorteilhaft im Hinblick auf eine kurze Abfallzeit des Rollenhebels 25 beim Abschalten der Magnetspule 22. In der angezogenen Stellung des Hilfsmagnetsystems gemäß der Fig. 1 befindet sich die Rolle 32 außer Eingriff mit einem Sperrstück 40, daß an dem freien Ende des Antriebshebels 7 starr befestigt ist. Das Sperrstück 40 weist Anlaufschrägen 41 und eine Arbeitsfläche auf, die aus zwei Teilflächen 42 und 43 besteht.

Bei der Erregung des Antriebsmagneten (Magnetspule 5) wird der Rollenhebel 25 mittels der Anlaufschrägen 41 heruntergedrückt, bis die Rolle 32 hinter die Teilfläche 42 greift und an der Teilfläche 43 zur Anlage kommt. In diesem Zustand kann die Erregung der Magnetspule 5 des Antriebsmagneten unterbrochen werden, da nun die Verklinkungseinrichtung 20 die Einschaltstellung des Schaltgerätes aufrecht erhält.

Wie die Fig. 1 zeigt, stehen die Teilflächen 42 und 43 unter einem Winkel zueinander, der größer als 90°, jedoch nicht wesentlich größer ist. Der Winkel ist in geeigneter Weise gewählt, z. B. 15° größer als 90°, um eine sichere Verklinkung des Antriebshebels 7 zu erzielen, andererseits aber auch eine Freigabe mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand und daher günstiger Dimensionierung des Hilfsmagnetsystems zu ermöglichen. Hierzu ist die Rolle 31 so angeordnet, daß sie entsprechend der Fig. 2 an die durch die Teilflächen 42 und 43 gebildete Arbeitsfläche in einer Übertotpunktstellung hinsichtlich des Lagerbolzens 26 des Rollenhebels 25 anlegbar ist. Sobald aber das Hilfsmagnetsystem (Magnetspule 22) erregt wird und der Rollenhebel um einen kleinen Betrag angezogen wird, ändert sich die Wirkungsrichtung der Kräfte derart, daß die Rolle 31 von der Arbeitsfläche weggedrängt und die Entklinkung beschleunigt herbeigeführt wird. Es genügt somit eine kurze, impulsartige Erregung der Magnetspule 22.

Wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, ist die Rückstellfeder 36 als dreischenklige Biegefeder ausgeführt, deren freie Enden 47 sich am Rollenhebel 25 abstützen, während der Mittelteil 50 an der Haube 4 des Gehäuses 2 des Schaltgerätes 1 anliegt. Somit ist die Rückstellfeder 36 ohne Spannung, solange die Verklinkungseinrichtung 20 noch nicht an einem Schaltgerät angebracht ist. Dies erleichtert den Zusammenbau der Verklinkungseinrichtung. Erst beim Einbau der Verklinkungseinrichtung in ein Schaltgerät legt sich der Mittelteil 50 der Feder 36 gegen die Wandung unterhalb des Auslaufes einer Sicke 54 des Gehäuses 2 des Antriebsmagneten des Schaltgerätes 1 und wird beim Anziehen der Befestigungsschrauben gespannt.

Wie insbesondere bei der Betrachtung der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist die Verklinkungseinrichtung 20 infolge der winkligen Form ihres Tragbleches einer Ecke des Gehäuses 2 angepaßt und kann durch eine passende Öffnung 51 der Haube 4 in das Gehäuse eingeführt werden. Durch ein die Öffnung 51 übergreifendes Ende 52 des Tragwinkels 21, sowie durch Befestigungsschrauben 53 wird ein bündiger Sitz der Verklinkungseinrichtung 20 in der Ecke des Gehäuses 2 bei guter Übertragung der Verklinkungskraft erreicht. Die auftretenden Toleranzen sind sehr gering, weil einerseits der Rollenhebel 25 zugleich der Anker des Hilfsmagnetsystems ist und das Sperrstück 40 mit dem Antriebshebel 8 starr verbunden ist. Dabei wäre es möglich, anstelle eines gesonderten Sperrstückes das Ende des Antriebshebel 8 selbst als Sperrstück auszubilden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verklinkungseinrichtung (20) zur lösbaren Verklinkung von elektromagnetisch betätigten Schaltgeräten (1) in ihrer Einschaltstellung mit einem zur Lösung der Verklinkung dienenden Hilfsmagnetsystem, das einen als Anker des Hilfsmagnetsystems ausgebildeten Rollenhebel sowie ein mit der Rolle (32) des Rollenhebels (25) zusammenwirkendes Sperrstück (40) aufweist, das mit dem Anker (7) des Antriebsmagneten (5, 6) des Schaltgerätes starr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch des Hilfsmagnetsystems als Bestandteil eines zur Befestigung der Verklinkungseinrichtung (20) an dem Schaltgerät (1) dienenden Tragbleches (21) ausgebildet ist und ein Schwenklager (Lagerbolzen 26, Lappen 27) für den Rollenhebel (25) aufweist, ferner dadurch, daß das Tragblech (21) rechtwinklig ausgebildet und einer Ecke des Gehäuses (2) des Antriebsmagneten des Schaltgerätes (1) angepaßt ist, wobei eine den Rollenhebel (25) beaufschlagende Rückstellfeder (36) mit ihrem einen Schenkel (47) an dem Rollenhebel (25) und mit ihrem anderen Schenkel (50) an die Wandung des Gehäuses (2) des Schaltgerätes anlegbar ist.
  2. 2. Verklinkungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenhebel (25) an seinem freien Ende als Kupplungsglied für eine von Hand zu betätigende Auslösestange (33) ausgebildet ist.
  3. 3. Verklinkungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück (40) eine aus zwei winklig zueinander stehenden Teilflächen (42, 43) gebildete Arbeitsfläche besitzt und daß die Rolle (32) des Rollenhebels (25) an die Teilflächen (42, 43) in Übertotpunktstellung bezüglich der Einleitung einer Kraft durch ein den Anker (7) des Antriebsmagneten (5, 6) tragendes Antriebsglied (8) anlegbar angeordnet ist.
  4. 4. Verklinkungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (42, 43) unter einem Winkel von mehr als 90°, jedoch nicht wesentlich mehr als 90° angeordnet sind.






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