DE2756322C2

DE2756322C2 - Selbstschalter

Info

Publication number: DE2756322C2
Application number: DE2756322A
Authority: DE
Inventors: Donald D. Pittsburgh Pa. Armstrong; Alfred E. Maier; Louis N. Beaver Falls Pa. Ricci
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-17
Publication date: 1986-12-18
Also published as: BE862356A; ZA777389B; FR2376509A1; PL203540A1; PH16140A; JPS5385377A; CA1081747A; BR7708659A; IT1091942B; CH623167A5; ES465456A1; AU515160B2; MX143692A; GB1589016A; AU3171277A; NZ186002A; JPH0210535B2; DE2756322A1; US4166205A

Description

;ν kennzeichnet daß die beiden Elemente (96, 98) des serten Speicherenergie-Betätigungsmechanismus aus-

i; anderen Kniehebelglieds (90) jeweils einen offenen zustatten.

M Einschnitt (100) in ihrem mit der beweglichen Kon- Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen

taktanordnung verbundenen Ende aufweisen, in wel- io Selbstschalter gemäß der Erfindung durch die im kenn-

che eine Kuppelstange (68) der beweglichen Kon- zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Anord-

;' taktanordnung (24) zur Bildung der genannten Ge- nung gelöst

1 lenkverbindung eingreift Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind ein Kur-

15. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 1 bis venträger und das als Profilfolgeorgan ausgebildete ):._ 14, dadurch gekennzeichnet daß das Kippsprung- 15 Folgeorgan jeweils um eine eigene Achse drehbar, d. h. :; werk (34) in zwei mit gegenseitigem Abstand im we- jeweils auf einer eigenen Welle angeordnet Die zum '{'■■, sentlichen parallel angeordneten Seitenplatten (16) Spannen der Kontaktschließfeder erforderlicheKraft

des Schaltergehäuses gelagert und außerhalb dieser bzw. das auf den Kurventräger auszuübende Eingangs- U Seitenplatten angeordnet ist und daß der Betäti- drehmoment braucht nicht auf das Spitzenmoment der S gungsmechanismus (32) zwischen diesen Platten an- 20 Kontaktschließfeder abgestimmt sein und kann deshalb ; geordnet und ebenfalls in ihnen gelagert ist und das leicht auf die tatsächliche Schalterbelastung abgestimmt Profilfolgeorgan (120,122) durch in den Seitenplat- werden. Ferner wird dadurch, daß bei der erfindungsgeten gebildete öffnungen (116,118) hindurch mit dem mäßen Anordnung für die Drehbewegung des Profil-Kippsprungwerk zusammenwirkt folgeorgans ein kleinerer Drehwinkel als für die Dreh-

16. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 25 bewegung des das Profilfolgeorgan in seine Spannstel-15, dadurch gekennzeichnet daß das ProFilfolgeor- lung bringenden Kurventrägers vorgesehen ist wobei gan zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete der Drehwinkel des Profilorgans vorzugsweise kleiner parallele Profilfolgerplatten (120,122) aufweist, zwi- als der halbe Drehwinkel des Kurventrägers ist, der sehen denen eine Stange (146) verläuft mit welcher mechanische Vorteil erzielt daß die zum Antrieb des die Kontaktschließfeder (148) verbunden ist. 30 Kurventrägers erforderliche Kraft bzw. das erforderliche Eingangsdrehmoment herabgesetzt ist.

: : Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachste

hend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Die Erfindung betrifft einen Selbstschalter nach dem 35 F i g. 1 einen Schnitt durch einen Selbstschalter nach Oberbegriff des Anspruchs 1. der Erfindung,

P Selbstschalter dienen zum Schutz elektrischer AnIa- F i g. 2 einen Querschnitt in der Ebene H-II in F i g. 1,

; j gen, wenn in irgendeinem Teil der Anlage ein abnorma- F i g. 3 eine Draufsicht des in F i g. 4 gezeigten Betäti-

'' ler Zustand auftritt Maßgebliche Faktoren bei der Kon- gungsmechanismus,

■ struktion eines Selbstschalters sind die Betriebsspan- 40 Fig.4 eine Seitenansicht des Betätigungsmechanis-

■ nung, der zulässige Dauerstrom, die Frequenz, das mus des Selbstschalters in der Offenstellung bei ent- ; Kurzschluß-Ansprechverhalten und das Strom-Zeit- spannter Feder,

V Verhalten. Die heute an Selbstschalter gestellten Anfor- Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung des in F ig. 4

derungen sind hohe Leistungsfähigkeit bei kompaktem gezeigten Mechanismus mit teilweise gespannter Feder

, Aufbau. 45 bei geöffneten Schaltkontakten,

fi- Ein Selbstschalter nach dem Oberbegriff des An- Fig.6 eine ähnliche vereinfachte Darstellung bei

U spruchs 1 ist aus der US-PS 36 89 720 bekannt. Dieser vollständig gespannter Feder und geöffneten Schalt-

U bekannte Selbstschalter weist also bereits einen Spei- kontakten,

p cherenergie-Betätigungsmechanismus zum Rückstellen F i g. 7 den Betätigungsmechanismus bei entspannter

|| eines mit der beweglichen Kontaktanordnung gekup- 50 Feder und geschlossenen Schaltkontakten,

|; pelten Kniehebel-Kippsprungwerks in seine Streckstel- F i g. 8 eine vereinfachte Darstellung des Betätigungs-

|$ lung auf, wobei dieser Betätigungsmechanismus ein FoI- mechanismus bei teilweise gespannter Feder und ge-

j,i georgan in Form eines Nockens aufweist, das mit einer schlossenen Schaltkontakten,

fj: Kontaktschließfeder gekuppelt ist und beim Spannen F i g. 9 eine ähnliche Darstellung bei vollständig geil dieser Feder aus einer Ruhestellung in eine Spannstel- 55 spannter Feder und geschlossenen Schaltkontakten,
§ lung bewegbar und dort mit Hilfe von Verriegelungsele- F i g. 10 eine Draufsicht auf die bewegliche Kontaktes menten verriegelbar ist. Bei Entriegelung dreht sich das anordnung,

jd Folgeorgan unter den Einfluß der Kontaktschließfeder F i g. 11 eine Seitenansicht der beweglichen Kontakt-

i;;| in seine Ruhestellung zurück und bringt dabei das Knie- anordnung,

|| hebel-Sprungwerk in seine Streckstellung. 60 12 ein bewegliches Kontaktscück der beweglichen

d^i R^i Hpm bekannten Selbstschalter findet ein Dreh- !Contaktsiy^r^iyn" in ^ei*>^<"^>i^nan

winkel von gut 180° für den Spannvorgang der Kon- Fig. 13 einen Schnitt durch die Querverbindung der

taktschließfeder und derselbe Drehwinkel für den Ent- beweglichen Kontaktanordnung, und '

Spannungsvorgang Anwendung, wodurch die Feder- FIg. 14 eine Modifikation einer mehrpoligen Kon-

Drehmomenten-Kurve vorgegeben ist und kaum an die 65 taktanordnung.

Schalterbelastung angepaßt werden kann. Die zum Bei dem in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiel

Spannen der Schließfedern aufzuwendende Kraft muß der Erfindung dargestellten Selbstschalter handelt es

deshalb auf das Spitzenmoment der Drehmomenten- sich um einen Schalter mit Gußgehäuse. Der in F i h. 1

allgemein mit 10 bezeichnete Selbstschalter weist ein Gehäuse 12 mit einem Sockel 14, einem Gehäuseteil 18 und einem Rahmen mit Seitenplatten 16 auf. Der Sockel 14 und das Gehäuseteil 18 sind vorzugsweise als Gußteile aus elektrisch isolierendem Werkstoff ausgebildet.

Innerhalb des Gehäuses 12 sind zwei feststehende elektrische Leiterstücke 20 und 22 angeordnet Das Leiterstück 22 ist für den Anschluß an eine (nicht dargestellte) Netzleitung vorgesehen, während an das andere Leiterstück 20 eine zu einem (nicht dargestellten) Verbraucher führende Leitung anzuschließen ist. Eine bewegliche Kontaktanordnung (beweglicher Schaltarm 24) ermöglicht die elektrische Verbindung der beiden feststehenden Leiterstücke 20 und 22 miteinander.

Der bewegliche Schaltarm 24 weist Hauptkontaktstücke 26, einen beweglichen Lichtbogenkontakt 28, einen Kontaktstückträger 30 und einen Kontaktstückhalter 64 auf. Die Hauptkontaktstücke 26 und der Lichtbogenkontakt 28 sind am feststehenden Leiterstück 20 drehbar angelenkt und mit Bezug auf das feststehende Leiterstück 22 in eine Offenstellung und eine Schließstellung bewegbar. In der folgenden Beschreibung bezeichnet der Begriff »Offenstellung« denjenigen Zustand, in welchem die beweglichen Kontaktstücke 26 und 28 vom feststehenden Leiterstück 22 getrennt sind, und der Begriff »Schließstellung« bezeichnet denjenigen Zustand, in welchem die beweglichen Kontaktstükke mit dem feststehenden Leiterstück 22 Kontakt haben. Die beweglichen Kontaktstücke 26 und 28 sind mit dem Kontaktstückträger 30 und dem Kontaktstückhaiter 64 verbunden und zusammen mit diesen bewegbar.

Weiter weist der Selbstschalter 10 einen Betätigungsmechanismus 32, ein Kniehebel-Kippsprungwerk 34 und eine Lichtbogenlöscheinrichtung 36 zum Löschen von beim öffnen der Schaltkontakte zwischen diesen gezogenen elektrischen Lichtbögen auf. Außerdem enthält der Selbstschalter einen Stromwandler 38 zur Überwachung der Stärke des durch das feststehende Leiterstück 20 fließenden Stromes. Wie am besten aus F i g. 2 hervorgeht, sind der Betätigungsmechanismus 32 und das Kippsprungwerk 34 elektrisch von den stromführenden Schalterteilen, nämlich den Kontaktstückanordnungen 24, durch eine elektrisch isolierende Trennwand 33 isoliert.

F i g. 12 zeigt ein bewegliches (Haupt-)Kontaktstück 26 mehr im einzelnen. Das Kontaktstück 26 besteht aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer, und besitzt eine Kontaktfläche 40, die mit einer ähnlichen Kontaktfläche 42 (siehe Fig. 1) des feststehenden Leiterstückes 22 zusammenpaßt, wenn sich das bewegliche Kontaktstück 26 in seiner Schließstellung befindet Das bewegliche Kontaktstück 26 weist an seinem mit Bezug auf die Kontaktfläche 40 entgegengesetzten Ende eine kreisrunde Aussparung 44 sowie einen länglichen, von dieser Aussparung aus zu dem die Kontaktfläche 40 tragenden Ende verlaufenden Schlitz 46 auf, der an seinem geschlossenen Ende in einem vergrößerten Endabschnitt 48 endigt Außerdem weist das bewegliche Kontaktstück 26 einen in einem bezüglich der Kontaktfläche 40 entgegengesetzt liegenden Oberflächenbereich gebildeten Federsitz 50 auf.

Die kreisförmige Aussparung 44 des beweglichen Kontaktstückes 26 dient der Aufnahme eines im wesentlichen zylindrischen Gelenkstiftes 52, der vorzugsweise einteilig mit dem feststellenden Leiterstück 20 (siehe F i g. 11) ausgebildet ist und das Kontaktstück 26 einerseits schwenkbar auf dem feststehenden Leiterstück 20 lagert und andererseits elektrisch mit diesem verbindet Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Lichtbogenkontakt 28 ähnlich dem beweglichen Hauptkontaktstück 26 ausgebildet, mit der Ausnahme, daß der Lichtbogenkontakt 28 über das Hauptkontaktstück 26 hinausragt und eine Kontaktfläche 54 aufweist, die mit einer Kontaktfläche 56 auf dem feststehenden Leiterstück 22 zusammenwirkt.

Wie bereits erwähnt, sind der Lichtbogenkontakt 28 und die Hauptkontaktstücke 26 auf einem Kontaktstückträger 30 montiert, wobei ein Stift 58 durch den vergrößerten Endabschnitt 48 des Schlitzes 46 der Hauptkontaktstücke 26 und durch eine ähnliche Aussparung des Lichtbogenkontaktes 28 hindurchverläuft. Der Stift ist an seinen beiden Enden im Kontaktstückträger 30 gelagert Der Kontaktstückträger 30 ist mittels Schrauben 60 und 62 (siehe Fig. iof am Kontaktstückhalter 64 befestigt. Der Kontaktstückhalter 64 ist typischerweise ein Kunststoffgußteil.

Wie am besten aus Fig. 10 hervorgeht, weist der Schaltarm jedes Schalterpols jeweils einen Lichtbogenkontakt 28 und mehrere Hauptkontaktstücke 26 auf, die beiderseits des Lichtbogenkontaktes angeordnet sind. Sämtliche Kontaktstücke 26 und 28 sind an dem feststehenden Leiterstück 20 angelenkt und mit dem Kontaktstückträger 30 verbunden, derart, daß eine geringe gegenseitige Relativbewegung der einzelnen Kontaktstücke zueinander möglich ist. Zur Aufrechterhaltung des Kontaktdruckes zwischen der Kontaktfläche 40 jedes beweglichen Kontaktstückes und der zugehörigen Kontaktfläche 42 des feststehenden Leiterstückes 22 dient jeweils eine am Kontaktstückhalter 64 befestigte Feder 66, die sich einerseits am Kontaktstückhalter und andererseits am Federsitz 50 des btreffenden beweglichen Kontaktstückes 26 abstützt.

Die Kontaktstückhalter 64 der drei Schalterpole sind mittels einer querverlaufenden Kuppelstange 68 miteinander verbunden, so daß sie bei Betätigung des Schalters als eine geschlossene Einheit, die nachstehend als bewegliche Kontaktanordnung bezeichnet wird, bewegbar sind. Gemäß F i g. 13 erstreckt sich die Kuppelstange 68 durch eine Bohrung 70 jedes Kontaktstückhalters 64 und ist jeweils mittels eines Stiftes 72, der in eine radiale Bohrung 74 des betreffenden Kontaktstückträgers eingesetzt und in eine Radialbohrung 76 der Kuppelstange 68 hineinragt mit jedem Kontaktstückhalter verstiftet In ähnlicher Weise sind an der Kuppelstange 68 Schubstangen 78 befestigt die jeweils eine axiale Bohrung 80 aufweisen, durch welche die Kuppeistange 68 hindurchverläuft Jede Schubstange 78 weist einen konischen Endteil 82 und eine Schulter 84 auf und ragt gemäß Fig.2 in eine öffnung 86 des Sockels 14 hinein und trägt eine Kontaktöffnungsfeder (Schraubenfeder 88). Die Schraubenfedern 88 sind jeweils an der Schulter 84 der betreffenden Schubstange 78 abgestützt so daß sie die Kuppelstange 68 zusammen mit der beweglichen Kontaktanordnung in die Offenstellung drängen. Bei Bewegung der beweglichen Kontaktanordnung in ihre Schließstellung durch den Betätigungsmechanismus 32 und das Kippsprungwerk 34 werden die Federn 88 zusammengedrückt

Anhand der Fig.2 bis 4 werden nachstehend das Kippsprungwerk 34 und der Betätigungsmechanismus 32 beschrieben.

Das Kniehebel-Kippsprungwerk 34 weit ein erstes Kniehebelglied 90, ein zweites Kniehebelglied 92 und einen Hebel 94 auf. Das erste Kniehebelglied 90 besieht aus zwei mit gegenseitigem Abstand parallel angeordneten Elementen 96 und 98, die jeweils einen Einschnitt

100 aufweisen, in welchen die Kuppelstange 68 eingreift. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die beiden Elemente des ersten Kniehebelgliedes 90 mit ihren freien Enden die Kuppelstange 68 teilweise umgreifen, so daß sie an zwei zwischen den benachbarten Kontaktstückhaltern 64 gelegenen Stellen eine Antriebsverbindung mit der Kuppelstange bilden. Durch diese Anordnung wird die Durchbiegung der Kuppelstange 68 infolge der bei starken Kurzschlüssen auf sie einwirkenden Kräfte auf ein Minimum herabgesetzt. Die zur Kupplung der Elemente 96 und 98 mit der Kuppelstange 68 dienenden Einschnitte 100 ermöglichen ein leichtes Trennen des Betätigungsmechanismus von der Kuppelstange 68.

F i g. 14 zeigt eine ähnliche Anordnung in Verbindung mit der beweglichen Kontaktanordnung eines vierpoligen Selbstschalters, wobei die beiden Elemente 96 und 98 des ersten Kniehebelgliedes des Kippsprungwerks die Kuppelstange 68 jeweils zwischen einem inneren Kontaktstückschalter 186 bzw. 188 und einem äußeren Kontaktstückschalter 187 bzw. 189 erfassen. Gewünschtenfalls kann ein drittes Element und/oder eine zusätzliche Schubstange mit einer zugehörigen Feder zwischen den beiden inneren Kontaktstückhaltern 186 und 188 Anwendung finden.

Das zweite Kniehebelglied 92 weist zwei mit gegenseitigem Abstand angeordnete Elemente 102 und 104 auf, die mittels eines ein Kniegelenk bildenden Gelenks 103 mit den beiden Elementen % und 98 des ersten Kniehebelglieds 90 verbunden sind.

Der Hebel 94 besteht wiederum aus zwei mit gegenseitigem Abstand angeordneten Hebelelementen 106 und 108, die mittels eines Gelenks 107 an den beiden Elementen 102 und 104 des zweiten Kniehebelglieds angelenkt und außerdem jeweils mittels einer ortsfesten Achse 110 drehbar in den Seitenplatten 16 gelagert sind.

An den beiden Elementen 102 und 104 des zweiten Gliedes sind Antriebsstifte 112 und 114 befestigt, die miteinander im wesentlichen axial fluchtend angeordnet sind und durch ebenfalls miteinander fluchtende öffnungen 116 und 118 in den Seitenplatten 16 hindurch zu einem Profilfolgeorgan (Profilfolgerplatten 120 und 122) hineinragen, die Teile des Betätigungsmechanismus 32 bilden.

Der Rückstell- bzw. Betätigungsmechanismus 32 weist eine Antriebswelle 124 auf, die um ihre Längsachse 125 drehbar ist und zwei mit gegenseitigem Axialabstand angeordnete, hinsichtlich ihrer Winkelstellung miteinander fluchtende Kurventräger (Kurvenscheiben 126 und 128) trägt Die beiden Kurvenscheiben 126 und 128 sind so auf der Antriebswelle 124 befestigt daß sie mit dieser zusammen drehbar sind, und sie sind außerdem so geformt, daß sie auf die Antriebswelle eine konstante Kraft ausüben, wenn die Antriebswelle durch ein Antriebsorgan, beispielsweise eine daran befestigte Handkurbel 129, gedreht wird.

Der Betätigungsmechanismus 32 weist außerdem die bereits erwähnten Profilfolgerplatten 1120 und 122 auf, die durch eine Nabe 130 (siehe F i g. 3) starr miteinander verbunden und in den Seitenplatten 16 drehbar gelagert sind. Die ortsfeste Drehachse der Profilfolgerplatten 120 und 122 fällt in ihrer Verlängerung im wesentlichen mit der Achse der Gelenkverbindung zwischen dem zweiten Kniehebelglied 92 und dem Hebel 94 zusammen. Die Profilfolgerplatten 120 und 122 tragen zusammen eine walzenförmige Profilfolgerolle 132, die außerdem zur Verriegelung der Profilfolgerplatten 120 und 122 in deren gespannter Stellung dient, wie nachstehend noch beschrieben wird.

An jeder Profilfolgerplatte 120 und 122 ist ein Stift 138 bzw. 140 befestigt, auf welchem drehbar eine Antriebsklinke 134 bzw. 136 gelagert ist, die mit dem Antriebsstift 112 bzw. 114 des jeweils benachbarten Elements 102 bzw. 104 des zweiten Kniehebelgliedes zusammenwirkt. Jeder Antriebsklinke ist eine Vorspannfeder 142 bzw. 144 zugeordnet.

Die Profilfolgerplatten 120 und 122 tragen außerdem eine zwischen ihnen verlaufende Stange 146, an welcher eine (Kontaktschließ-)Feder 148 angelenkt ist, die außerdem an einem im Gehäuse 12 befestigten Stift 150 angelenkt ist Gewünschtenfalls können Anzeigemittel 152 (siehe F i g. 2 und 4) vorgesehen sein, welche den jeweiligen Schaltzustand der Kontaktstücke 26 und 28 (Offenstellung oder Schließstellung) und den Zustand der Feder 148 (gespannter oder entspannter Zustand) anzeigen.

Die Arbeitsweise des Selbstschalters wird nachstehend anhand der F i g. 4 bis 9 erläutert, die nacheinander die vom Kippsprungwerk und den verschiedenen Teilen des Rückstell- bzw. Betätigungsmechanismus eingenommenen Stellungen zeigen, während der Selbstschalter aus seiner Offenstellung mit entspannter Feder in seine Schließstellung mit gespannter Feder gebracht wird.

Fig.4 zeigt die Feder 148 im entspannten Zustand und die Kuppelstange 68 in der auch in F i g. 1 gezeigten Offenstellung der beweglichen Kontaktanordnung. Ein Kontaktschließvorgang beginnt durch Spannen der Feder 148, was durch Drehen der Antriebswelle 124 mittels der Handkurbel 129 oder anderer Antriebsorgane beispielsweise eines über ein Getriebe mit der Antriebswelle gekuppelten Elektromotors (nicht dargestellt) erfolgt Während die Antriebswelle 124 und folglich auch die darauf befestigten Kurvenscheiben 126 und 128 im Uhrzeigersinn gedreht werden, werden die Profilfolgerplatten 120 und 122 über die am Umfang der Kurvenscheiben anliegenden Profilfolgerolle 132 ebenfalls im Uhrzeigersinn um ihre Drehachse herumgedreht, wodurch die an den Profilfolgerplatten befestigte Stange 146 im Sinne einer Spannung der Feder 148 bewegt wird.
F i g. 5 zeigt den Mechanismus in derjenigen Stellung, die nach einer Drehung der Antriebswelle 124 zusammen mit den Kurvenscheiben 126 und 128 um 180° aus der Anfangsstellung erreicht worden ist In dieser Stellung befindet sich der aus den beiden Gliedern 90 und 92 bestehende Kniehebel immer noch in seiner Knickstellung und die Feder 148 ist teilweise gespannt Die auf den Profilfolgerplatten 120 und 122 angeordneten Antriebsklinken 134 und 136 befinden sich kurz vor dem Eingriff mit den Antriebsstiften 112 und 114 der Elemente 102 und 104 des Kniehebelglieds 92.

Während die Drehung der Antriebswelle 124 im Uhrzeigersinn weitergeht, erreicht der Mechanismus die in F i g. 6 gezeigte Stellung, in welcher sich die Profilfolgerolle 132 über die Nockenspitzen 151 der Kurvenscheiben 126 und 128 hinwegbewegt hat und nunmehr sperrend an einer Sperrfläche 153 eines Verriegelungselements 154 anliegt, das von der Antriebswelle 124 unabhängig drehbar auf dieser gelagert ist In dieser Stellung ist die Feder 148 vollständig gespannt und die Antriebsklinken 134 befinden sich unmittelbar vor den Antriebs- stiften 112 und 114. Das Verriegelungselement 154 hält den Mechanismus entgegen der Kraft der gespannten Feder 148 in der in F i g. 6 gezeigten Stellung, solange es selbst durch ein im Querschnitt D-förmiges Verriege-

lungselement 158 verriegelt gehalten wird, das mit einer weiteren Sperrfläche 156 des Verriegelungselementes 154 zusammenwirkt. Eine Feder 160, die mit einem Endteil des Verriegelungselements 154 verbunden ist, spannt dieses im Gegenuhrzeigersinn um die Welle 124 herum gegen die Profilfolgerolle 132 vor.

Wenn die Schaltkontakte des Selbstschalters geschlossen werden sollen und angenommen wird, daß sich der Hebel 94 in einer durch ein Sperrglied 172 (siehe Fig.4) verriegelten Stellung befindet, wird mittels eines Entriegelungselements 162 das Verriegelungselement 158 so weit gedreht, daß es sich mit seiner Sperrfläche von der Sperrfläche 156 des Verriegelungselements 154 herunterbewegt und dieses freigibt. Dadurch kann die gespannte Feder 148, indem sie über die Profilfolgerplatten 120 und 122 und die Profilfolgerolle 132 auf das Verriegelungselement 154 wirkt, dieses im Uhrzeigersinn um die Welle 124 herumschwenken und aus der Bewegungsbahn der Rolle 132 herausbewegen, so daß sich die Feder 148 entspannen kann und dabei die Profilfolgerplatten 120 und 122 im Gegenuhrzeigersinn um ihre Drehachse herum in die in F i g. 7 gezeigte Stellung dreht.

Während dieser Drehung der Profilfolgerplatten 120 und 122 im Gegenuhrzeigersinn wird die Profilfolgerrolle 132 in ihre Anfangsstellung an dem den kleinsten Radius aufweisenden Umfangsbereich der Kurvenscheiben 126 und 128 zurückgestellt, und die Antriebsklinken 134 und 136 der Profilfolgerplatten 120 und 122 wirken mit den Antriebsstiften 112 und 114 der Elemente 102 und 104 des Kniehebelgliedes 92 zusammen und bringen die Kniehebelglieder 90 und 92 in eine zueinander und mit Bezug auf den Hebel 94 gestreckte Stellung. Diese Streckung des Kniehebels hat zur Folge, daß das erste Kniehebelglied 90 die Kuppelstange 68 und folglieh die bewegliche Kontaktanordnung in die in F i g. 7 gezeigte Schließstellung bewegt, wobei auch die Schraubenfedern 88 (Fig.2) zusammengedrückt werden. Ein mit dem Element 102 zusammenwirkender Anschlagstift 164 verhindert ein Einknicken des aus den Gliedern 90 und 92 bestehenden Kniehebels in der falschen Richtung nach einem geringfügigen Hinausbewegen über die Streckmittellage, indem er die Bewegung des Elementes 102 über die exakte Streckmittellage hinaus begrenzt in diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß mit dem Begriff »Strecklage« nicht nur die exakte Streckmittellage, in welcher die Achsen der Kuppelstange 68 und der Gelenke 103 und 107 in einer gemeinsamen Ebene liegen, sondern auch die geringfügig jenseits dieser Streckmittellage gelegene Streckstellung gemeint ist

Nachdem die Schaltkontakte des Selbstschalters in der eben beschriebenen Weise geschlossen worden sind, kann die (Kontaktschließ-)Feder 148 durch Drehen der Antriebswelle 124 zusammen mit den Kurvenscheiben 126 und 128 im Uhrzeigersinn aus der in F i g. 7 gezeigten Stellung heraus wieder gespannt werden.

F i g. 8 zeigt die Stellung der Kurvenscheiben 126 und 128, nachdem diese aus der in F i g. 7 gezeigten Stellung um 180° gedreht worden sind und die Profilfolgerplatten 120 und 122 um die Achse 107 herum im Sinne einer teilweisen Spannung der Feder 148 gedreht haben. In F i g. 8 nehmen alle Teile mit Ausnahme des Kniehebels 90 und 92, der sich in seiner Streckstellung befindet, die gleiche Stellung wie in F i g. 5 ein.

F i g. 9 zeigt diejenige Stellung des Mechanismus, die nach einer vollen Umdrehung der Kurvenscheiben 126 und 128 um 360° erreicht worden ist Mit Ausnahme der Streckstellung des Kniehebels 90, 92 und der dadurch bedingten Schließstellung der Kuppelstange 68 entspricht die in Fig.9 gezeigte Stellung dem in Fig.6 gezeigten Zustand, da nunmehr die Feder 148 vollständig gespannt ist und das Verriegelungselement 154 wieder in seiner Verriegelungsstellung steht, in welcher es duch das Verriegelungselement 158 verriegelt ist und mit seiner Sperrfläche 153 an der Profilfolgerrolle 132 anliegt und dadurch verhindert, daß die gespannte Feder 148 die Profilfolgerplatten 120 und 122 drehen und sich dadurch entspannen kann.

Ausgehend von der in F i g. 9 gezeigten Stellung des Mechanismus kann eine Kontaktöffnung dadurch eingeleitet werden, daß eine Hebelsperre 172 (Fig.4) unwirksam gemacht wird, so daß sie den Hebel 94 freigibt und dieser unter dem Druck der gespannten Schraubenfedern 88 (F i g. 2), welche über die Schubstangen 78 die Kuppelstange 68 in die Offenstellung drängen, im Gegenuhrzeigersinn um seine Achse 110 herum geschwenkt wird. Obwohl diese Schwenkung des Hebels 94 im Gegenuhrzeigersinn verhältnismäßig klein ist, reicht sie aus, um die durch das Gelenk 107 und die Achse der Kuppelstange 68 verlaufende Kniehebelmittellinie mit Bezug auf das Kniegelenk 103 nach rechts (in F i g. 9) zu verlagern, wodurch das Einknicken des Kniehebels 90 und 92 ermöglicht wird und die Kuppelstange 68 zusammen mit der beweglichen Kontaktanordnung in die Offenstellung bewegt werden kann. Das Kippsprungwerk 34 und der Betätigungsmechanismus 32 befinden sich nunmehr in der in F i g. 6 gezeigten Stellung, in welcher die Feder 148 gespannt ist und die Kuppelstange 68 mit der beweglichen Kontaktanordnung in der Offenstellung steht.

Da die Feder 148 bereits gespannt ist, können die Schaltkontakte gewünschtenfalls sofort wieder geschlossen werden, indem das Verriegelungselement 154 freigegeben wird, so daß die gespannte Feder 148 die Profilfolgerplatten 120 und 122 drehen kann und dabei die mit den Antriebsstiften 112 und 114 zusammenwirkenden Antriebsklinken 134 und 136 das Kippsprungwerk in der oben beschriebenen Weise unter Schließung der Schaltkontakte in seine Streckstellung bringen. Der Mechanismus befindet sich sodann wieder in der in F i g. 7 gezeigten Stellung, in welcher es möglich ist, die Feder 148 durch Drehen der Antriebswelle 124 sofort wieder zu spannen und auch das öffnen der Schaltkontakte wieder herbeizuführen, indeminderoben beschriebenen Weisedie Hebelsperre 172unwirksam gemachtwird.

Wie die obige Beschreibung zeigt, gestatten das Kippsprungwerk 34 und der Betätigungs- bzw. Rückstellmechanismus 32 das Öffnen, Schließen und Wiederöffnen der Schaltkontakte in schneller Folge.

Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der einzelnen Teile des Mechanismus kompakt, was zu einer sehr effektiven Betriebsweise führt Zum Spannen der Feder 148 wird die Antriebswelle 124des Betätigungsmechanismus32jeweils um etwa360° gedreht, während jedoch das Ausgangsdrehmoment an den Profilfolgerplatten 120 und 122 während eines kleineren Drehwinkels auftritt, was einen mechanischen Vorteil bringt Wie aus Darstellungsfolge hervorgeht, tritt das Ausgangsdrehmoment während eines Drehwinkels der Profilfolgerplatten von weniger als 90° auf, was eine mechanische Übersetzung von mehr als 4 :1 bedeutet Vorzugsweise sind die Kurvenscheiben 126 und 128 so ausgebildet, daß das Eingangsdrehmoment während des gesamten Federspannvorgangs konstant ist. Zur Erzielung eines kompakten Aufbaus fällt die Verlängerung der

1ί 11

I ^:Λ Drehachse der Profilfolgerplatten 120 und 122 im wesent-

B; liehen mitderGelenkachsezwischendem Kniehebelglied

t; 92unddemHebel94zusammen.

'■'.' Einen weiteren mechanischen Vorteil bietet die ιοί:· seeinrichtung 166 zum Unwirksammachen der Hebel- h sperre 172. Diese in den Fig.3 und4 gezeigte Löseein-V richtung 166 weist einen Lösehebel 168, einen drehba-ΐ| ren, im Querschnitt D-förmigen Sperrkörper 170, mit t; welchem der Lösehebel 168 verbunden ist, eine auf ei- || ner drehbaren Welle 179 befestigte Sperrplatte 174, die £ gemäß F i g. 4 durch eine Feder 176 im Gegenuhrzeiger-P sinn in Anlage an den Sperrkörper 170 vorgespannt ist, -;? und die Hebelsperre 172 auf, die ebenfalls als im Quer- tl schnitt D-förmiger Sperrkörper ausgebildet und an der

4 Welle 179 angeformt ist. In der in F i g. 4 gezeigten Stel- ^ lung hält der Sperrkörper 170 die Sperrplatte 174 und

ψ folglich die Hebelsperre 172 in deren Sperrstellung fest,

ti in welcher sie mit einer Sperrfläche 172 des Hebels 94

)| zusammenwirkt. Beim Niederdrücken des Lösehebels

5 168 erfolgt eine Drehung des Sperrkörpers 170 im Uhr-Il zeigersinn, wodurch die Sperrplatte 174 freigegeben

!■ίί wird, die sich sodann zusammen mit der Hebelsperre

|; 172 so weit im Uhrzeigersinn dreht, daß die Hebelsperre

f· 172 außer Anlage mit der Sperrfläche 172 und statt

Α dessen in Anlage mit einer schrägen Fläche 184 des

V_x Hebels 94 kommt. Infolgedessen kann sich nun der He-

J? bei 94 im Gegenuhrzeigersinn um seinen Drehpunkt 110

,; herumdrehen und das Einknicken des Kniehebels 90

ν und 92 herbeiführen, was in der oben beschriebenen

.: Weise zum öffnen der Schaltkontakte führt

i Nachdemdas Kippsprungwerk34freigegeben worden

jji ist und die Schaltkontakte geöffnet worden sind, dreht

i'i eine mit dem Hebel 94 verbundene Feder 178 diesen im

₍'| Uhrzeigersinn in eine Stellung zurück, in welcher seine

U Sperrfläche 182 wieder an der Hebelsperre 172 anliegt.

I Ein Anschlagstift 180 begrenzt diese im Uhrzeigersinn

1~ stattfindende Rückdrehungdes Hebels94.

ti Die Löseeinrichtung 166bringt den mechanischen Vor-

[;■ teil, daß zur Freigabe des Hebels 94 eine im Vergleich zu

f: der größeren Schwenkung des Lösehebels 168 nur sehr

l;| geringe DrehungderHebeIsperrel72erforderlichist

p Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, sind der Sperrkörper

^- 170 und das Verriegelungselement 158 jeweils mit zwei

β Betätigungshebeln verbunden. Das Verriegelungsele-

% ment 158 ist mit zwei Hebeln 183 und 190 verbunden,

J während der Sperrkörper 170 mit zwei Lösehebeln 168

^r und 192 verbunden ist Die zusätzlichen Hebel 190 und

:;. 192 gestatten eine elektromechanische Auslösung oder

•; Fernauslösung des Selbstschalters oder der Entspannung der Kontaktschließfeder 148.

^f Eine geeignete herkömmliche elektromechanische Flußwandler-Auslöseeinrichtung 193 (Fig.3) kann an

Γ einem Rahmenteil 194 befestigt und mit dem in Fig. 1

^: dargestellten Stromwandler derart verbunden werden,

j'l daß sie beim Auftreten eines Überstromes den Hebel

[I 192 betätigt und dadurch die Freigabe des Hebels 94

\I und das Öffnen der Schaltkontakte herbeiführt

t In ähnlicher Weise kann ein nicht dargestellter Elek-

'f. tromagnet an dem Rahmenteil 194 im Bereich des He-

p; bels 190 angeordnet sein, um den Hebel 190 betätigen

■;■■ und dadurch das Verriegelungselement 158 unwirksam

■-"; machen zu können, so daß mittels eines nicht gezeigten,

;ΐί entfernt liegenden Schalters das Schließen der Schalt-

3 kontakte durch Freigabe der gespannten Feder 148

';."; möglich ist

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstschalter mit einem, mit der beweglichen Kontaktanordnung gekuppelten Kniehebel-Kippsprungwerk (134), das in seiner gespannten Streckstellung die bewegliche Kontaktanordnung (124) in ihrer Schließstellung hält, weiter mit einer Löseeinrichtung (166), mittels derer das Zurückspringen des Kippsprungwerks in seine Knickstellung und da- to durch die Bewegung der Kontaktanordnung in ihre Offenstellung herbeiführbar ist, und mit einem Speicherenergie-Betätigungsmechanismus zum Rückstellen des Kippsprungwerks in seine Streckstellung, wobei der Betätigungsmechanismus (32) ein Folgeorgan aufweist, das zwischen einer Ruhestellung (F i g. 4) und einer Spannstellung (F i g. 6) bewegbar ist, weiter Verriegelungselemente (154,158) zur Verriegelung des Folgeorgans in seiner Spannstellung, und eine Kontaktschließfeder (148) aufweist, die derart mit dem Folgeorgan gekuppelt ist, daß sie bei dessen Drehung aus der Ruhestellung in die Spannstellung gespannt wird und bei Entriegelung des in seiner Spannstellung befindlichen Folgeorgans unter Zurückdrehung desselben in seine Ruhestellung das Kniehebel-Kippsprungwerk (34) in seine Streckstellung bringt, dadurch gekennzeichnet, daß das Folgeorgan als Profilfolgeorgan (120, 122) ausgebildet und durch Drehung eines damit zusammenwirkenden Kurventrägers (126, 128) um einen vorgegebenen Drehwinkel bewegbar ist, daß der Kurventräger und das Profilfolgeorgan jeweils auf gesonderten, zueinander parallelen Achsen drehbar gelagert sind und die Anordnung so getroffen ist, daß der Drehwinkel des Profilfolgeorgans zwischen seiner Ruhestellung und seiner Spannstellung kleiner als der genannte vorgegebene Drehwinkel des Kurventrägers ist.

2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des Profilfolgeorgans (120,122) kleiner als der halbe Drehwinkel des Kurventrägers (126,128) ist.

3. Selbstschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventräger (126,128) auf einer Antriebswelle (124) befestigt ist und daß die Verriegelungsmittel ein Verriegelungselement (154) aufweisen, das unabhängig von der Antriebswelle auf dieser drehbar gelagert ist.

4. Selbstschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel ein weiteres lösbares Verriegelungselement (158) aufweisen, das mit dem erstgenannten Verriegelungselement (154) zusammenwirkt und in seiner Sperrstellung dieses derart gesperrt hält, daß eine Rückdrehung des Profilfolgeorgans (120, 122) aus seiner Spannstellung unter der Kraft der gespannten Kontaktschließfeder (148) blockiert wird und daß beim Lösen des weiteren Verriegelungselements die Freigabe des gespannten Profilfolgeorgans durch das erstgenannte Verriegelungselement ermöglicht wird.

5. Selbstschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lösbare weitere Verriegelungselement (158) ein drehbarer, im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper ist.

6. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilfolgeorgan (120,122) eine Profilfolgerolle (132) aufweist, die mit dem Kurventräger (126,128) zur Drehmomentübertragung auf das Profilfolgeorgan und außerdem mit dem erstgenannten Verriegelungselement (154) zur Sperrung des Profilfolgeorgans in seiner Spannstellung zusammenwirkt

7. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der beweglichen Kontaktanordnung (24) Kontaktöffnungsfedern (88) zugeordnet sind, weiche die Energie zum Einknicken •des Kippsprungwerks (34) und zur Bewegung der beweglichen Kontaktanordnung in ihre Offenstellung liefern und derart angeordnet sind, daß sie bei einer Bewegung der beweglichen Kontaktanordnung in ihre Schließstellung automatisch gespannt werden.

8. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kniehebel-Kippsprungwerk (34) zwei miteinander gelenkig verbundene Kniehebelglieder (90,92) und einen um eine ortsfeste Achse (110) schwenkbaren Hebel (94) aufweist, der an einem der beiden Kniehebelglieder angelenkt ist und mit der Löseeinrichtung (170,172, 174) zusammenwirkt, und daß das andere Kniehebelgjied (90) an der beweglichen Kontaktanordnung (24) angelenkt ist

9. Selbstschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Löseeinrichfung (166) ein Sperrelement (172, 174) aufweist das in seiner Sperrstellung den genannten Hebel (94) bei in der Streckstellung befindlichem Kippsprungwerk (34) feststehend hält und das in eine unwirksame Stellung bewegbar ist in welcher der Hebel sich derart bewegen kann, daß er das Einknicken des Kippsprungwerks in seine Knickstellung herbeiführt.

10. Selbstschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (172, 174) als drehbarer, im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper ausgebildet ist und daß die Löseeinrichtung (166) außerdem ein weiteres, wahlweise betätigbares Sperrelement aufweist, das ebenfalls als im Querschnitt D-förmiger Sperrkörper (170) ausgebildet ist und mit dem erstgenannten Sperrelement zusammenwirkt und in seiner Sperrstellung das erstgenannte Sperrelement in dessen Sperrstellung hält und das in eine unwirksame Stellung drehbar ist, in welcher es eine Drehung des erstgenannten Sperrelements in dessen unwirksame Stellung gestattet.

11. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung zwischen dem genannten Hebel (94) und dem einen Kniehebelglied (92) im wesentlichen axial mit der Drehachse des Profilfolgeorgans (120, 122) fluchtend angeordnet ist.

12. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 8 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte eine Kniehebelglied (92) mindestens ein Element (102, 104) aufweist, das einen Antriebsstift (112,114) trägt, und daß das Profilorgan mindestens eine Profilfolgerplatte (120,122) aufweist, die eine Antriebsklinke (134,136) trägt, die, sofern das Kippsprungwerk sich in seiner Knickstellung befindet, bei der Bewegung des Proiiifo'igeorgans aus seiner Spannsieiiung in seine Ruhestellung mit dem Antriebsstift zusammenwirkt und das Kippsprungwerk in seine Streckstellung bringt.

13. Selbstschalter nach einem der Ansprüche 8 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Kniehebelglied (90) zwei mit gegenseitigem Abstand im wesentlichen zueinander parallel angeordnete Elemen-

I 3 4

I te (96,98) aufweist die an zwei quer zur Bewegungs- kurve abgestimmt sein und kann nicht wie es wün-

II richtung der beweglichen Kontaktanordnung mit sehenswert wäre, an die tatsächliche Schalterbelastur.g ψ gegenseitigem Abstand auseinandergelegenen Stel- angepaßt werden.

% len gelenkig mit der beweglichen Kontaktanord- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

α nung (24) verbunden sind 5 Selbstschalter der eingangs genannten Art mit einem

; 14. Selbstschalter nach Anspruch 13, dadurch ge- zur Bewältigung des eben genannten Problems verbes-