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Überstrom-und handgesteuerter elektrischer Schalter mit drehender Schaltbewegung und Freiaus- lösung, insbesondere mehrpoliger Walzensehalter.
Gegenstand der Erfindung bildet ein Überstrom- und handgesteuerter elektrischer Schalter mit drehender Schaltbewegung und Freiauslösung, insbesondere ein mehrpoliger Walzenschalter, der sieh von den meisten der bisher bekannten Schalter dieser Art dadurch vorteilhaft unterscheidet, dass er auch bei Handbetätigung eine absolut sicher wirkende Sprungausschaltung besitzt und ein unvollständiges Wiedereinschalten unmöglich macht. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass im Kraftweg zwischen der von der Schaltfeder beeinflussten Schaltwalze und dem Sockel zwei voneinander unabhängig wirksame Verklinkungen angeordnet sind, von denen die eine überstromgesteuert und zur Übertragung eines Drehmomentes geeignet, z.
B. als Kupplung, ausgebildet und die andere handgesteuert ist.
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artiger Weise wie bei der Überstromauslösung durch plötzliches Entspannen der starken Schaltfeder erzielt, ohne dass die für die Überstromauslösung dienende Verklinkung dabei betätigt zu werden braucht.
Dies ist praktisch sehr wichtig, weil die nur mit geringer Eingriffstiefe ausführbare Verklinkung für die Überstromauslösung dadurch beim normalen, häufigen Ausschalten von Hand nicht abgenutzt wird und daher jahrelang vorzüglich und genau wirksam bleiben kann. Für die handgesteuerte Verklinkung kann leicht eine robuste Ausführung mit grosser Eingriffstiefe gewählt werden, die anstandslos viele Tausende von Schaltungen aushält. Wäre nur eine, sowohl überstrom-als auch handgesteuerte Verklinkung vorhanden, so würde einerseits bei grosser Eingriffstiefe die Überstromauslösung kaum mehr ausführbar sein, bei kleiner Eingriffstiefe anderseits aber beim häufigen Handschalten die Verklinkung schnell abgenutzt und dadurch unwirksam werden.
Im Gegensatz zu den bisher meist gebräuchlichen Messersehaltern hat der als Kraftschalter ausgebildete Schalter gemäss der Erfindung den wesentlichen Vorteil, dass ein unvollständiges Einschalten, bei dem ein Verbrennen der Kontakte eintritt, ausgeschlossen ist. Da nämlich beim Wiedereinsehalten von Hand gleichzeitig die Schaltfeder aufgezogen werden muss, bis die Verklinkung wieder einspringt, kehrt der Handgriff, solange nicht die Endlage erreicht ist, unter Entspannung der Schaltfeder selbst- tätig in die Ausschaltlage zurück.
Durch die Anordnung zweier voneinander unabhängiger Verklinkungen ist schliesslich auch auto- matisch die Freiauslösung erzielt, da auch bei Festhalten der handgesteuerte Verklinkung in der Einschaltlage die überstromgesteuerte Verklinkung unabhängig davon auslösen kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch den Schalter von oben gesehen ; Fig. 2 eine Vorderansicht mit teilweisem Schnitt ; Fig. 3 ist eine Seitenansicht im Sinne des Pfeiles 111 der Fig. 2 mit Weglassung des vorderen Lagergestelles ; Fig. 4 zeigt links einen Schnitt nach Linie IV-7 V und rechts einen Schnitt nach Linie IVa-IVa ; Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht im Sinne des Pfeiles V der Fig. 2 ; die Fig. 6,7 und 8 zeigen drei weitere Ansichten gemäss Fig. 5 in veränderten Stellungen und die Fig. 9,10 und 11 verschiedene Stellungen einer Kupplung. Fig. 12 zeigt ein schematisiertes Schaltbild des Hebelschalters gemäss der Erfindung.
In der Zeichnung ist 1 der Sockel und 2, 2'sind an den Sockel befestigte Lagerböcke, die auch zur Befestigung einer Schutzkappe dienen. In diesen Lagerböcken ist eine Welle 4 gelagert, an deren rechtem Ende der Handhebel S sitzt. An dem Lagerbock 2 ist mittels eines Bolzens 7 (Fig. 2) das äussere Ende einer Spiralfeder 8 befestigt, deren inneres Ende an einer Hohlwelle 9 angeschraubt ist, welche
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Walze befestigt und besitzen ungefähr Würfelform. Der Kontakt 14 ist ein über etwas mehr als den halben Walzenumfang verlaufendes und an der Walze mittels Schrauben 14' (Fig. 4) befestigtes Band, und die Kontakte 15, 15'besitzen wieder ungefähr Würfelform und sind einander diametral gegenüber an der Walzenumfläche angeordnet.
Den auf der Walze befindlichen, beweglichen Kontakten entsprechen am Sockel angeschraubte, feste Kontakte 11, 17/, 18, 18'und 19, 19', welche jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind und mittels Federn 20 an die Walzenumfläche angedrückt werden.
Die Hohlwelle 9 ist mittels Klauen 22 mit den Gegenklauen 23 einer Hohlwelle 24 gekuppelt, welche gleichfalls auf der Achse 4 drehbar gelagert ist und an ihrem rechten Ende eine Scheibe 26 trägt. Die Scheibe 26 besitzt an ihrem Umfang eine Ausnehmung 27 (Fig. 7), durch welche ein Sperrzahn 28 gebildet wird. Mit dem Sperrzahn 28 wirkt eine federnde, am Sockel befestigte Sperrklinke 30 zusammen, welche bei Einschnappen in die Ausnehmung 27 eine Drehung der Scheibe 26 gegen den Sinn des Uhrzeigers verhindert (Fig. 5). Die Scheibe 26 besitzt ferner zwei sich über einen rechten Winkel erstreckende ringsegmentförmige Ausnehmungen 31 und 31'. In diese Ausnehmungen ragen zwei Mitnehmer 32 und 32' hinein, welche von einer Steuerscheibe 33 getragen werden, die fest auf der Achse 4 sitzt.
Die Steuerscheibe 33 hat einen etwas grösseren Durchmesser wie die Sperrscheibe 26 und besitzt an einer Seite an ihrem Umfang eine Abflachung 34 (Fig. 6), welche über einen Bogen 35 wieder in den Kreisumfang übergeht. Sie wirkt gleichfalls mit ihrem Umfang mit der gefederten Klinke 30 zusammen, indem sie bei ihrer Drehung durch Auflaufen der Klinke von der Abflachung 34 über den Bogen 35 auf ihren Umfang die Klinke 30 aus der Ausnehmung 27 ausrückt und so die Bewegung der Scheibe 26 freigibt.
Aus der aus Fig. 12 ersichtlichen Schaltskizze, welche eine schematisierte Abwicklung der unteren Hälfte der Schaltwalze darstellt, ist der Stromverlauf durch den Schalter ersichtlich. Der gezeichnete Schalter ist ein Drehstromschalter mit dreipoliger Abschaltung. Die Phase U tritt in den Schalter beim Kontakt 17 ein, gelangt auf den Gegenkontakt 13 und weiter über die im Innern der Walze angeordnete Verbindungsleitung 40 zum Kontaktklotz 15, festen Kontakt 19 und über die an der unteren Seite des Sockels angebrachte Umführungsleitung 41 zur Abgangsklemme 42. Die Phase V tritt beim festen Kontakt 18 in den Schalter ein und geht über das an der Walze angeordnete Kontaktband 14 zum festen Kontakt 18'weiter, welcher die Abgangsklemme für die Phase V darstellt.
Die Phase W tritt bei der Klemme 43 in den Schalter ein, gelangt über die Umführungsleitung 44 zum festen Kontakt 19'und Gegenkontakt 15'und weiter über die in der Schaltwalze angeordnete Verbindungsleitung 40, zum Gegenkontakt 18'und festen Kontakt 11', an dem die Abgangsklemme angebracht ist. Die Wirkungsweise des Hebelschalters bei der Betätigung von Hand ist folgende :
In der Einschaltstellung befindet sich die Schaltwalze in der in den Fig. 1 und 4 gezeichneten Stellung und die Sperrscheibe 26, die Steuerscheibe 33 und der Handgriff 5 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Stellung.
Die Spiralfeder 8 ist hiebei in gespanntem Zustand, kann jedoch die Schaltwalze nicht verdrehen, weil diese über die Hohlwellen 9 und 24 von der Sperrscheibe 26, in deren Ausnehmung 27 die Sperrklinke 30 eingreift, festgehalten wird.
Dreht man nun den Handhebel 5 gegen den Sinn des Uhrzeigers in die in Fig. 6 gezeichnete Stellung, so verdreht sich damit auch die Steuerscheibe 33, deren Abflachung 34 in der Anfangsstellung mit der Ausnehmung der Sperrscheibe korrespondierte, derart, dass die Klinke 30 durch Auflaufen an der Steuerscheibe nach einer Vierteldrehung den Sperrzahn 28 und damit die Sperrscheibe 26 freigibt. In diesem der Stellung gemäss Fig. 6 entsprechenden Moment verdreht sich auch unter teilweiser Entspannung der Feder 8 die Sperrscheibe 26 und mit ihr die Hohlwellen 24 und 9 sowie die Schaltwalze 12 sprungartig gegen den Sinn des Uhrzeigers um eine Vierteldrehung, wobei die Sperrscheibe 26 in die in Fig. 7 gezeichnete Stellung gelangt. Eine weitere Verdrehung verhindert der Anschlagzapfen 6, da die Ausnehmung 6' nur eine Vierteldrehung zulässt.
Durch die Verdrehung der Schaltwalze haben sich auch die Kontakt-
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den festen Kontakten 17 und 17'bzw. 19 und 19'. Hiedurch sind die Phasen U und W gleichzeitig an zwei Stellen unterbrochen worden. Die mittlere Phase V ist nur an einer Stelle unterbrochen, indem der Kontakt 18'von dem Kontaktband 14 abgleitet, während sich der Gegenkontakt 18 auf diesem Kontaktband 14 nur um eine Vierteldrehung verschoben hat, ohne ausser Kontakt gekommen zu sein.
Falls auch für die Phase V eine doppelte Unterbrechung erwünscht ist, kann dies leicht dadurch erreicht werden, dass man zwei gesonderte Kontakte anordnet und diese durch das Innere der Walze miteinander verbindet.
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bewegt haben (vgl. Fig. 5,6 und 7), dienen zum Zwecke der Rückführung des Schalters in die Einschaltlage. Verdreht man nämlich den Handhebel 5 nun wieder in die Stellung gemäss Fig. 5 zurück, so nehmen die Mitnehmer 32,32'die Sperrscheibe 26 mit und verdrehen dadurch auch die Schaltwalze wieder in die ursprüngliche Einschaltstellung (Fig. 5).
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Für die selbsttätige Auslösung bei Auftreten von Überströmen ist folgende Einrichtung getroffen :
Die Hohlwelle 24, welche die Gegenklauen 23 einerseits und die Sperrscheibe 26 anderseits trägt, ist auf der Achse 4 um die Höhe der Kupplungsklauen längsverschiebbar angeordnet und wird durch eine Feder 50 in der eingerückten Stellung der Kupplung gehalten. Zwischen der Walze 12 und der Scheibe 26 ist eine Platte 51 aus Isolationsmaterial angeordnet, welche als Zwischenglied zwischen der Scheibe 26 und den an der Walze angeordneten axial verschiebbaren Druckgliedern 15, 15'dient.
Auf diese Druckglieder wird von der Auslösevorrichtung bei Auftreten von Überströmen in axialer Richtung ein Druck ausgeübt und damit eine Verschiebung derselben bewirkt, welche sich auf die Scheibe 51, die Scheibe 26 und die Gegenklauen 23 überträgt und so die Ausrückung der Kupplung bewirkt. In dem Momente der Ausrückung verdreht die Feder 8 die Schaltwalze sprungartig um eine Vierteldrehung in die Ausschaltstellung.
Es ist prinzipiell ohne Belang, welcherart die am Schalter angebrachte selbsttätige Auslösevorrichtung ist, wenn sie nur geeignet ist, auf die Scheibe 26 eine axiale Verschiebung zu übertragen. Sie kann also z. B. elektromagnetischer oder elektrodynamischer Art sein oder auch elektrothermisch (z. B. mittels Bimetallstreifen oder Ausdehnungsdraht) arbeiten.
In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht die selbsttätige Auslösevorrichtung erfindunggemäss aus zwei Widerstandsdrähten 40, 40', welche je eine leitende Verbindung zwischen den in der Walze angeordneten Kontaktklötzen 13, 13'und den auf der Walze axial verschiebbar angeordneten Kontakt- klötzen 15, 15'herstellen. Bei Auftreten abnormal hoher Strombelastungen bewirkt die Wärmedehnung des betreffenden Widerstandsdrahtes 40 oder 40'eine axiale Verschiebung des entsprechenden als Druckglied wirkenden Kontaktklotzes 15 oder 15', welche sich auf dem Wege über die Teile 51, 26 und 24 auf die Gegenklauen 23 überträgt und die Kupplung so ausrückt. Die Befestigung der Hitzdrähte an den Kontaktklötzen 13, 1. 3' ist mittels Klemmschraube 53 (Fig.
4) bewirkt, während sie am andern Ende einfach in eine entsprechende Bohrung der beweglichen Klötze 15, 15'eingesteckt sind. Dazwischen verlaufen die Widerstandsdrähte in Röhrchen 54, 54' (Fig. 1, 2) aus feuerfestem Isolationsmaterial, z. B.
Glas, Porzellan oder Schamotte und liegen in entsprechenden, axial verlaufenden Nuten 55, 55'der Walze 12.
Die Röhrchen 54 dienen vor allem dazu, um zu bewirken, dass die Widerstandsdrähte, welche bei ihrer Wärmeausdehnung auf Druck beansprucht sind, sich nur in der Längsrichtung ausdehnen, nicht aber seitlich verkrümmen oder verbiegen können.
Bei der selbsttätigen Auslösung durch Überstrom und der hierauf folgenden Wiedereinschaltung von Hand ergibt sich folgender Vorgang : Der Einschaltstellung entspricht die Stellung des Handhebels und der Klinkensperrvorrichtung 28, 30 gemäss Fig. 1, 4 und 5 und die Stellung der Klauenkupplung 22, 23 gemäss Fig. 9 (in Fig. 9 sind die Klauen 22 der Deutlichkeit halber etwas vergrössert und schraffiert gezeichnet und beide Klauen 22 und 23 mit Pfeilen versehen, um die Schaltstellungen besser erkenntlich zu machen).
Tritt in einer oder beiden Leitungen U, W, in welchen die Auslösevorrichtungen (Widerstandsdrähte) eingeschaltet sind, ein Überstrom auf, so wird die Kupplung 22,23 gelöst und die Walze 12 verdreht sich unter der Federwirkung um eine Vierteldrehung, wobei die Klauenkupplung die in Fig. 10 dargestellte Stellung einnimmt, während die Sperrscheibe 26, die Steuerscheibe 33 und der Handhebel 5 in der ursprünglichen Stellung verbleiben.
Zur Wiedereinschaltung von Hand dreht man den Handhebel von der Stellung nach Fig. 5 über die Stellung nach Fig. 6 in die Stellung nach Fig. 8. Ein Springen der Sperrscheibe 26 erfolgt hiebei nicht, weil die Feder 8 bereits entspannt ist, jedoch ziehen die Mitnehmer 32 beim Übergang von der Stellung nach Fig. 6 auf die Stellung nach Fig. 8 die Sperrscheibe 26 mit sieh und verdrehen somit auch die mit der Scheibe 26 verbundenen Kupplungsklauen 23 in die in Fig. 11 gezeichnete Lage, welche gegen- über der Anfangslage (Fig. 9) der Kupplung um eine Vierteldrehung verdreht ist. In dieser Stellung wird durch die Feder 50 die Kupplung wieder eingerückt.
Dreht man nun den Handhebel wieder um eine halbe Umdrehung in die Anfangslage zurück, so dreht sich zuerst nur die Steuerscheibe 33 mit, weil die Mitnehmer 32 sich in den Ausnehmungen 31 frei bewegen können. Nach einer Vierteldrehung (Fig. 7) jedoch kommen die Mitnehmer 32 zum Anschlag an der Scheibe 26 und nehmen infolge der bereits eingerückten Kupplung die beiden Hohlwellen 9 und 24 sowie die Schaltwalze 4 in die anfängliche Einschaltlage mit, wobei gleichzeitig die Feder 8 wieder gespannt wird. Damit ist die ursprüngliche Einschaltlage wiederhergestellt, und der Schalter kann sowohl von Hand als auch selbsttätig von neuem ausgeschaltet werden.
Wie man sieht, besteht beim Schalter gemäss der Erfindung der Vorteil, dass die Schaltwalze und mit ihr die beweglichen Kontakte niemals auf halbem Wege stehenbleiben können. Der Umstand, dass nur eine Schaltfeder vorhanden ist, schliesst es ferner aus, dass nur einzelne Phasen geschaltet werden können, wie dies bei Federbruch bei den bisherigen Hebelschaltern häufig möglich ist.
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